Изберете Page

Инженерите и дизайнерите не могат да разглеждат пластмасовите зъбни колела като просто метални зъбни колела, отлети от термопласт. Те трябва да обърнат внимание на специални въпроси и съображения, уникални за пластмасовите зъбни колела. Всъщност стилът на пластмасовите зъбни колела изисква фокусиране върху детайли, които нямат ефект върху стоманените зъбни колела, като например натрупване на топлина от хистерезис.

Съществената разлика във философията на дизайна между металните и пластмасовите зъбни колела е, че дизайнът на металните зъбни колела се основава на здравината на единичен зъб, докато дизайнът на пластмасовите зъбни колела признава споделянето на натоварването между зъбите. Много просто, пластмасовите зъби се огъват още повече при натоварване и предават натоварването върху повече зъби. В повечето приложения споделянето на натоварването увеличава носещата способност на пластмасовите зъбни колела. И, следователно, допустимото напрежение за определен брой цикли до повреда се увеличава, тъй като размерът на зъба намалява до стъпка от около 48. Понякога се появява малко увеличение над стъпка 48 поради ефектите на размера и допълнителни проблеми.

Като цяло, следващата стъпка по стъпка процедура ще генерира отлично термопластично съоръжение:

Определете граничните условия на приложението, като топлина, товар, скорост, пространство и околна среда.
Изследвайте краткосрочните свойства на материала, за да определите дали първоначалните нива на ефективност са подходящи за приложението.
Прегледайте дългосрочното задържане на пластмасата в определената среда, за да определите дали стойностите на производителността ще бъдат взети предвид през целия живот на частта.
Изчислете нивата на стрес, причинени от различните натоварвания и скорости, като използвате данните от физическата къща.
Оценете изчислените стойности с допустимите стойности на деформация, след това препроектирайте, ако е необходимо парников редуктор осигурява достатъчен коефициент на безопасност.
Зъбните колела от пластмасов материал се провалят поради повечето от същите причини, поради които металните, включително износване, набраздяване, изтичане на пластмасов материал, питинг, счупване и умора. Причината за тези неуспехи също е по същество същата.

Зъбите на натоварено въртящо се зъбно колело са подложени на напрежение в корена на зъба и в областта на контактната повърхност. Ако зъбното колело определено е смазано, напрежението на огъване е най-важният параметър. Несмазаните зъбни колела, от друга страна, могат да се развалят преди зъбът да се повреди. Следователно контактното напрежение е основният аспект при проектирането на зъбните колела. Пластмасовите зъбни колела често имат пълен радиус на заостреното в корена на зъба. Следователно те не са податливи на концентрация на напрежение като металните зъбни колела.

Данните за опън на огъване за инженерни термопласти се основават на тестове за умора при специфични скорости на стъпка. Следователно трябва да се използва коефициент на скорост в диапазона на стъпката, когато скоростта надвишава контролната скорост. Непрекъснатото смазване може да увеличи допустимото напрежение с фактор най-малко 1.5. Както при напрежението на огъване, изчисляването на повърхностното контактно напрежение изисква редица коригиращи елементи.

Например аспектът на скоростта се използва, когато скоростта на обхвата на тона надвишава контролната скорост. Освен това се използва коефициент, за да се вземат предвид промените в работната температура, компонентите на предавката и позицията на налягането. Въртящият момент е друг фактор за външния вид на термопластичните зъбни колела. Често предавките са в зависимост от въртящия момент на спиране, който е значително по-висок от стандартния въртящ момент на натоварване. Ако зъбните колела от пластмасов материал работят при високи скорости, те стават податливи на хистерезисно нагряване, което може да стане толкова силно, че зъбните колела да се стопят.

Има няколко подхода за намаляване на този вид отопление. Предпочитаният начин е да се намали пиковото напрежение чрез увеличаване на площта на зъбния корен, налична за необходимото предаване на въртящия момент. Друг подход е да се намали напрежението в зъбите чрез увеличаване на диаметъра на апарата.

Използването на по-твърди материали, материали, които показват по-малък хистерезис, също може да удължи експлоатационния живот на зъбните колела от пластмасов тип. За да се увеличи твърдостта на пластмасата, степента на кристалност на кристалните пластмаси като ацетал и найлон може да се увеличи чрез техники за обработка, които повишават твърдостта на пластмасата с 25 до 50%.

Най-ефективният метод за подобряване на твърдостта е прилагането на пълнители, особено стъклени влакна. Добавянето на стъклени влакна повишава твърдостта с 500% до 1%. Използването на пълнители обаче има недостатък. Пластмасите без пълнеж имат издръжливост на умора с порядък по-висока от тази на металите; добавянето на пълнители намалява това предимство. Така че инженерите, които желаят да използват пълнители, трябва да вземат предвид компромиса между наличието на умора и минималното повишаване на температурата.

Пълнителите обаче осигуряват друго предимство в способността на пластмасовите зъбни колела да устоят на хистерезис. Пълнителите могат да увеличат топлопроводимостта. Това може да помогне за премахване на високата температура от зоната на пиково напрежение в основата на зъба на зъбното колело и помага за разсейването на високата температура. Отвеждането на топлина е другият контролируем общ фактор, който може да подобри нивото на устойчивост на хистерезис.

Заобикалящата среда, независимо дали е въздух или течност, оказва значително влияние върху цените на охлаждането в пластмасовите зъбни колела. Ако течност като маслена баня заобикаля зъбно колело вместо въздух, преносът на висока температура от зъбното колело към маслата обикновено е 10 пъти по-голям от преноса на топлина от зъбно колело от пластмасов материал към околната среда. Разбъркването на маслото или въздуха също повишава преноса на топлина с коефициент 10. Ако охлаждащата среда - отново въздушен поток или масло - със сигурност се охлажда чрез топлообменник или чрез стил, преносът на топлина се увеличава още повече.