Odaberite stranicu

Inženjeri i dizajneri ne mogu plastične zupčanike promatrati samo kao metalne zupčanike izlivene u termoplastici. Moraju obratiti pozornost na posebna pitanja i razmatranja jedinstvena za plastične zupčanike. Zapravo, stil plastičnih zupčanika zahtijeva fokus na detalje koji nemaju utjecaja na čelične zupčanike, kao što je nakupljanje topline uslijed histereze.

Bitna razlika u filozofiji dizajna između metalnih i plastičnih zupčanika je u tome što se metalni dizajn zupčanika temelji na čvrstoći jednog zuba, dok plastični dizajn prepoznaje raspodjelu opterećenja između zuba. Vrlo jednostavno, plastični zubi se još više deformiraju pod opterećenjem i prenose opterećenje preko više zuba. U većini primjena podjela opterećenja povećava sposobnost nosivosti plastičnih zupčanika. I, posljedično, dopuštena napetost za određeni broj ciklusa do kvara raste kako veličina zuba pada na korak od oko 48. Malo povećanje se ponekad pojavljuje iznad koraka od 48 zbog učinaka veličine i dodatnih problema.

Općenito, sljedeći korak po korak će stvoriti izvrsnu termoplastičnu opremu:

Odredite granične uvjete aplikacije, poput topline, opterećenja, brzine, prostora i okoliša.
Ispitajte kratkoročna svojstva materijala kako biste utvrdili jesu li početne razine izvedbe odgovarajuće za primjenu.
Pregledajte dugotrajno zadržavanje plastike u određenom okruženju kako biste utvrdili hoće li se o performansama voditi računa tijekom životnog vijeka dijela.
Izračunajte razine naprezanja uzrokovane različitim opterećenjima i brzinama koristeći fizičke podatke kuće.
Procijenite izračunate vrijednosti s dopuštenim iznosima naprezanja, a zatim redizajnirajte ako je bilo potrebe reduktor staklenika osigurati dovoljan faktor sigurnosti.
Zupčanici od plastičnog materijala otkazuju zbog većine istih razloga kao i metalni, uključujući trošenje, zareze, protok plastičnog materijala, udubljenja, lomove i zamor. Uzrok ovih kvarova također je u biti isti.

Zubi opterećenog rotirajućeg zupčanika podložni su naprezanjima u korijenu zuba i na površini kontaktne površine. Ako je zupčanik definitivno podmazan, napetost savijanja je najvažniji parametar. Nepodmazani zupčanici, s druge strane, mogu se pokvariti prije nego zub otkaže. Stoga je kontaktno naprezanje primarni aspekt u dizajnu zupčanika. Plastični zupčanici će često imati potpuni polumjer zaobljenja u korijenu zuba. Dakle, nisu jednako skloni koncentracijama naprezanja kao i metalni zupčanici.

Podaci o savijanju i napetosti za inženjerske termoplaste temelje se na ispitivanjima zamora pri određenim brzinama niza koraka. Stoga bi se faktor brzine trebao koristiti u rasponu visine kad brzina premašuje brzinu provjere. Kontinuirano podmazivanje može povećati dopuštenu napetost za faktor od najmanje 1.5. Kao i kod naprezanja na savijanje, izračun površinskog kontaktnog naprezanja zahtijeva niz korekcijskih elemenata.

Na primjer, aspekt brzine se koristi kada brzina raspona visine premašuje brzinu provjere. Nadalje, faktor se koristi za uzimanje u obzir promjena u radnoj temperaturi, komponentama zupčanika i položaju tlaka. Zakretni moment je još jedan faktor u izgledu termoplastičnih zupčanika. Zupčanici su često prepušteni na milost i nemilost zakretnom momentu koji je znatno veći od standardnog momenta opterećenja. Ako se zupčanici od plastičnog materijala pokreću pri velikim brzinama, postaju osjetljivi na histerezno zagrijavanje koje može postati toliko jako da se zupčanici tope.

Postoji nekoliko pristupa za smanjenje ovakvog grijanja. Preferirani način je smanjiti vršnu napetost povećanjem površine korijena zuba koja je dostupna za potrebni prijenos momenta. Drugi pristup je smanjenje stresa u zubima povećanjem promjera aparata.

Korištenje čvršćih materijala, materijala koji pokazuju manju histerezu, također može produžiti radni vijek zupčanika od plastičnog materijala. Kako bi se povećala krutost plastike, stupnjevi kristalnosti kristalne plastike kao što su acetal i najlon mogu se povećati tehnikama obrade koje povećavaju krutost plastike za 25 do 50%.

Najučinkovitiji način poboljšanja krutosti je primjena punila, posebice staklenih vlakana. Dodavanje staklenih vlakana povećava krutost za 500% do 1%. Međutim, korištenje punila ima nedostatak. Plastika bez punila ima otpornost na zamor za red veličine veću od izdržljivosti metala; dodavanje punila smanjuje ovu prednost. Stoga bi inženjeri koji žele koristiti punila trebali uzeti u obzir kompromis između postojanja zamora i minimalnog porasta temperature.

Punila, međutim, pružaju još jednu prednost u sposobnosti plastičnih zupčanika da se odupru kvaru zbog histereze. Punila mogu povećati toplinsku vodljivost. To može pomoći u uklanjanju visoke temperature iz područja vršnog naprezanja na dnu zuba zupčanika i pomaže u raspršivanju visoke temperature. Uklanjanje topline je drugi opći čimbenik koji se može kontrolirati i koji može poboljšati razinu otpornosti na kvar histereze.

Okolni medij, bilo zrak ili tekućina, ima značajan utjecaj na cijene hlađenja u plastičnim zupčanicima. Ako tekućina poput uljne kupke okružuje zupčanik umjesto zraka, prijenos visoke temperature s zupčanika na ulja obično je 10 puta veći od prijenosa topline s zupčanika od plastičnog materijala na okolinu. Miješanje ulja ili zraka također povećava prijenos topline za jedan faktor 10. Ako se rashladni medij - opet protok zraka ili ulje - sigurno hladi izmjenjivačem topline ili putem stila, prijenos topline se još više povećava.