Kui plastist hammasratastel on praktiline mõte
Plasthammasrattad on kõige tõhusamad rakendustes, kus koormus on mõõdukas, töökiirus on kontrollitud ning müra, kaal, korrosioonikindlus või vähenenud määrimisnõuded on olulised konstruktsioonitegurid. Neid kasutatakse laialdaselt autotööstuse abisüsteemides, nagu istmeregulaatorid, klapi ajamid, pumbaajamid ja andurite positsioneerimismehhanismid. Tööstusseadmetes esinevad need konveieriajamites, klapiajamites, pakendamismasinates, tekstiiliseadmetes ja väikestes reduktsioonietappides, kus metallhammasrattad lisaksid tarbetut massi või nõuavad sagedast määrimist.
Need ei asenda otseselt karastatud terasest hammasrattaid suure pöördemomendiga, suure põrutusjõuga või pideva suure koormuse korral. Pöördemomendi tippude, töötsüklite ja temperatuuriga kokkupuute realistlik hindamine on oluline enne plastikust käigu valimist mis tahes ülekandeastme jaoks.
POM: mõõtmete stabiilsus ja madal hõõrdumine
POM-i, mida sageli nimetatakse atsetaaliks, hinnatakse selle madala niiskuse neeldumise, suure jäikuse ja ühtlase mõõtmete käitumise tõttu. Need omadused muudavad selle sobivaks hammasrataste jaoks, mis peavad aja jooksul säilitama hammaste geomeetria, eriti keskkonnas, kus õhuniiskus kõikub. POM-i hammasratastel on tavaliselt madal hõõrdumine ja hea kulumiskindlus plastikust või kergelt koormatud metallist analoogide suhtes.
POM valitakse tavaliselt täppisajami jaoks, kus on oluline tagasilöökide juhtimine, sujuv haardumine ja korratav positsioneerimine. See toimib hästi sellistes rakendustes nagu väikesed käigukastid, lineaarsed ajamid, voolureguleerimisventiilid ja autode sisemehhanismid. Siiski on POM-il piiratud vastupidavus tugevatele hapetele ja teatud lahustitele, seega tuleks materjali valikul hinnata keemilist kokkupuudet.
Nailon: tugevus ja löögivõime
Nailon, eriti PA6 ja PA66, pakub suuremat löögikindlust ja paremat sitkust kui POM. See muudab selle praktiliseks valikuks käikude jaoks, mis kogevad aeg-ajalt põrutuskoormust, käivitus-seiskamistsüklit või ebaühtlast pöördemomendi ülekannet. Nailonil on ka hea kulumiskindlus ja see võib töötada piiratud määrimisega paljudes tööstuskeskkondades.
Peamine nailoni disainilahendus on niiskuse neeldumine. Kuna nailon imab keskkonnast niiskust, muutuvad selle mõõtmed ja mehaanilised omadused veidi. Mõnel juhul võib see parandada tugevust ja vähendada rabedust; teistes võib see mõjutada hammasrataste ühendamist, kui tolerantsid on liiga väikesed. Suuremat jäikust ja soojustakistust nõudvate rakenduste puhul kasutatakse sageli klaaskiuga tugevdatud nailonit, näiteks PA66-GF30. Tugevdatud sordid parandavad mõõtmete stabiilsust ja kandevõimet, kuid need võivad suurendada abrasiivsust kokkusobivate komponentide suhtes ja nõuda hoolikat vastupinna valimist.
Disainitegurid, mis määravad käigukasti eluea
Plastmassist hammasratta jõudlus sõltub enamast kui materjali kvaliteedist. Hammasmoodul, näo laius, survenurk, rummu konstruktsioon ja võll sobivad kõik mõjutavad pinge jaotust. Plasthammasrattad on nihke ja korpuse läbipainde suhtes tundlikumad kui metallhammasrattad, seega peavad kandekonstruktsioonid olema piisavalt jäigad, et säilitada õiget haardumist.
Tagasilöök tuleb planeerida, mitte käsitleda defektina. Plastid paisuvad ja tõmbuvad kokku temperatuuri ja niiskuse muutustega, nii et piisav kliirens aitab vältida kinnitumist. Samal ajal võib liigne tagasilöök vähendada asukoha täpsust ja suurendada müra. Rangete positsioneerimisnõuetega ülekandesüsteemide puhul tuleks ülekande geomeetria ja tolerantsiklass määratleda juba projekteerimisetapis.
Määrimine on endiselt oluline, kuigi POM-il ja nailonil on kalduvus isemäärduda. Madala kiirusega, kergelt koormatud ajamite puhul võib kuivtöö olla vastuvõetav. Pideva või suurema koormusega rakendustes võib ühilduv määre või õli kasutusiga märkimisväärselt pikendada. Määrdeaine valimisel tuleb arvestada materjalide ühilduvust, töötemperatuuri ja keskkonnamõju.
Survevalu on täppisplastist hammasrataste kõige levinum tootmismeetod, kuid järjepidevad tulemused nõuavad kontrollitud tööriistu ja protsesside juhtimist. Hammasrattavormid peavad arvestama materjali kokkutõmbumist, värava asukohta, jahutuse ühtlust ja väljutuskäitumist. Värava kehv konstruktsioon võib tekitada kriitilistes hambapiirkondades keevisjooni, samas kui ebaühtlane jahutus võib põhjustada deformeerumist või ebaühtlaseid hambaprofiile.
Tööstuslike komponentide puhul peaks mõõtmete kontroll hõlmama välisläbimõõtu, juure läbimõõtu, hamba paksust, väljavoolu ja läbimõõtu. Kui rakenduse nõuded seda nõuavad, aitavad profiili- ja pliimõõtmised kontrollida sideme kvaliteeti. Meie tootmisviis keskendub stabiilsetele vormimisparameetritele, kontrollitud vormimisjärgsele konditsioneerimisele ja partii tasemel kontrollimisele, selle asemel, et tugineda üksnes lõplikule visuaalsele kontrollile.
Metallist sisetükke saab integreerida, kui hammasrattad vajavad pressimist, paremat pöördemomendi ülekannet või tugevdatud ava tugevust. Vahetükkide vormimist tuleb hoolikalt hallata, et vältida sisetükki ümbritsevat sisemist pinget, mis võib mõjutada pikaajalist töökindlust tsüklilise koormuse korral.
Tüüpilised rakendusstsenaariumid
POM-i käike eelistatakse sageli:
Täppisajami ajamid
Mõõteseadmed ja mõõteseadmed
Väikesed redutseerimisetapid stabiilsete keskkonnatingimustega
Komponendid, mis nõuavad madalat hõõrdumist ja tihedat mõõtmete kontrolli
Nailonist käike eelistatakse sageli:
Jõuülekanne mõõdukate löökkoormustega
Auto iste ja reguleerimismehhanismid
Tööstuslikud klapi- ja siibri ajamid
Suuremat sitkust ja kulumiskindlust nõudvad rakendused
Tugevdatud nailonklassid sobivad, kui on vaja kõrgemat temperatuuritaluvust, jäikust või kandevõimet, eeldusel, et omavahel ühilduvad komponendid ja määrimistingimused on ühilduvad.
Õige käigu valimine ülekandeastme jaoks
Praktiline valikuprotsess algab töömomendi, tippkoormuse, kiiruse, temperatuurivahemiku, eeldatava kasutusea ja keskkonnamõju määratlemisega. POM on üldiselt sobiv, kui prioriteet on mõõtmete stabiilsus ja madal hõõrdumine. Nailon on sobivam, kui on vaja löögikindlust ja sitkust. Tugevdatud nailonit tuleks kaaluda, kui on vaja suuremat jäikust või termilist jõudlust, võttes samal ajal arvesse võimalikke kompromisse müra ja pinna kulumise osas.
Kohandatud ülekandesüsteemide puhul aitab varajane koostöö mehaanikadisainerite ja vormimisinseneride vahel vältida kulukaid muudatusi. Hammaste profiili, rummu geomeetria, materjali klassi või tolerantsiklassi reguleerimised on palju tõhusamad, kui need tehakse enne tööriistade lõppu.
Järeldus
Täpsed POM- ja nailonplastist hammasrattad on küpsed insenerikomponendid, mitte eksperimentaalsed alternatiivid. Nende väärtus seisneb ennustatavas käitumises, kui materjali omadused, käigu geomeetria ja töötingimused on õigesti sobitatud. Kohandatud tööstuslike plastkomponentide tootjatena keskendume pigem funktsionaalsetele nõuetele vastavate hammasrataste tootmisele, selle asemel, et propageerida plasti universaalsete metallide asendajatena. Ülekandesüsteemide jaoks, kus kaal, müra, korrosioonikindlus või vähene hooldus on olulised, pakuvad need materjalid praktilist ja hästi mõistetavat lahendust.