Definieren Sie die Getriebebedingungen, bevor Sie Materialien vergleichen
Beginnen Sie mit Übertragungsanforderungen, nicht mit bevorzugten Harznamen. Zeichnen Sie Getriebetyp, Modul- oder Durchmesserteilung, Anzahl der Zähne, Zahnbreite, Übersetzungsverhältnis, Eingangs- und Ausgangsdrehmoment, Drehzahlbereich, Drehrichtung, Start-Stopp, Arbeitszyklus, Ziellebensdauer und zulässiges Spiel auf und unterscheiden Sie das normale Betriebsdrehmoment vom Anlauf-, Abwürge-, Blockier-, Rückwärts-, Brems- und anderen Stoßereignissen.
Definieren Sie die Betriebsumgebung des Zahnradeingriffsbereichs. Die Umgebungstemperatur ist nicht unbedingt gleich der Temperatur der Zahnoberfläche, da Geschwindigkeit, Belastung, Reibung und Schmierung lokal Wärme erzeugen. Dazu gehören auch Wärmequellen in der Nähe, Kühlung, Chemikalien, Staub, Abwaschungen, Feuchtigkeit, erwartete Geräusche, Wartungseinschränkungen und ob die Zahnräder trocken laufen, anfänglich geschmiert sind oder kontinuierlich geschmiert werden.
- Drehmomentspektrum, Drehzahlbereich, Rückwärtsdrehung, Stoß und erwartete Anzahl von Zyklen
- Zahnradgeometrie, Wellenunterstützung, Ausrichtung, Gehäusesteifigkeit und Spiel
- Umwelt- und örtliche Temperaturen, Chemikalien, Verunreinigungen und Feuchtigkeit
- Schmierungsmethoden, Wartungsintervalle, Geräusch- und Effizienzziele
Identifizierung dominanter Fehlerarten
Zahnräder können aufgrund wiederholter Biegung, Zahnoberflächenverschleiß oder Oberflächenschäden oder aufgrund von Verformungen, die den Eingriff verändern, ausfallen. Auch wenn das Material nicht bricht, verändern Kriechen, Wärmeausdehnung, Formschrumpfung, Lochpositionsbewegung, Nabenspannung, Wellenexzentrizität und Gehäusebewegung das Spiel und den Zahnoberflächenkontakt.
Vereinfachen Sie diese Risiken nicht auf die Notwendigkeit „stärkerer“ oder „verschleißfesterer“ Güten. Ein höherer Modul kann die Durchbiegung des Zahns verringern, verbessert jedoch nicht unbedingt die Schlagfestigkeit, das Bindenahtverhalten, die Geräuschentwicklung oder den Verschleiß des Gegenstücks; Niedrigere Reibungswerte allein können weder die Ermüdungslebensdauer noch die Maßhaltigkeit beweisen. Fehlerarten sollten eingestuft und Messmethoden definiert werden.
Diagramm zum Nachweis von Getriebeausfällen
Bewerten Sie das komplette Kontaktpaar.
Gleiche POM-Werkstofftyp mit gehärtetem Stahl, weicherem Metall, einem anderen POM, PA. Oder die Leistung könnte anders sein unterschiedlich, wenn die Beschichtungsoberfläche aufeinander abgestimmt ist. Erfassen Sie aktive und angetriebene Materialien, Oberflächenhärte und -zustand, Zahnprofil, Kontaktspuren, Ausrichtung, Schmierung, Druck, Geschwindigkeit und erwartete Verschleißrückstände oder Verunreinigungen. Der Verschleiß von Doppelzahnrädern kann genauso wichtig sein wie der Verschleiß von POM-Zahnrädern.
Überprüfen Sie jeweils die Anfahr- und Laufreibung, adhäsiven oder abrasiven Verschleiß, Geräusche, Vibrationen, Reibungswärme, Schmierstoffverträglichkeit und Einlaufleistung. Bei Kunststoff-Kunststoff-Kontakt und Trockenlauf ist besondere Vorsicht geboten, da Wärmeableitung und adhäsiver Verschleiß dominierende Faktoren sein können. Werkstofftypenspezifische Tribologiedaten sind nur dann relevant, wenn sie mit den für die Anwendung relevanten Materialien, Drücken, Geschwindigkeiten, Temperaturen, Oberflächen und Prüfmethoden gepaart werden.
- Aktive und angetriebene Materialien, Härte, Oberflächenbedingungen und Zahnoberflächenkontaktmarkierungen
- Trockenlauf-, Erstschmierungs- oder Dauerschmierungszustand
- Druck, Gleit- und Rollgeschwindigkeit, Arbeitsbedingungen, Temperatur und Wärmeableitung
- Zahnradverschleiß, Lärm, Effizienz, Abrieb und Schmierstoffstatus auf beiden Seiten
Bilder zeigen nur repräsentative angewandte Geometrien. Zahnprofil, Nabendesign, duale Materialien, Stützen und Lastpfade werden die Prüfeingaben verändern; Die Bilder stellen keine endgültigen Harzqualitäten dar.
- Verbundstirnräder
- Schrägverzahnungskomponenten
- Nabengetriebe
Fügen Sie Materialauswahl und Präzisionsspritzgussdesign zusammen
Selbst wenn die Materialberechnungen erfolgreich sind, können Zahnräder aufgrund schlechter Rundheit, Konzentrizität, Zahnteilung, Zahnprofil, Unrundheit, Lochpassung oder Spiel ausfallen. Angussposition, Fließrichtung, Bindenähte, Wanddickenübergänge, Rand- und Stegdicke, Naben- und Rippendesign, Kühlgleichgewicht, Auswurf- und Hohlraumunterschiede sollten überprüft werden. Diese Faktoren beeinflussen die Formschrumpfung, die Restspannung, die Zahnformgenauigkeit und das Verhältnis des Lochs zum Teilkreis.
TDS-Schrumpfung ist keine fertige Zahnradtoleranz. Zuerst sollten die Zielgüte und das Formfenster bestimmt werden, und dann sollte das Zahnrad mit der Formhohlraummarkierung nach der angegebenen Feuchtigkeitsanpassungszeit gemessen werden, und gleichzeitig sollten die kritischen Abmessungen und die tatsächliche Eingriffsfunktion überprüft werden. Bearbeitete Prototypen können frühe Geometrie- oder Montagearbeiten unterstützen, es werden jedoch weiterhin spritzgegossene Prototypen benötigt, um geformte Häute, Schrumpfung, Ausrichtung, Bindenähte und Prozessschwankungen nachzubilden.
Wählen Sie die Werkstofftypenausrichtung basierend auf dem vorherrschenden Risiko.
Ungefülltes POM kann die erste Bewertungsrichtung sein, wenn Zähigkeit, Ermüdung, Präzisionsformung und relativ ausgewogene Schrumpfleistung wichtig sind; Wenn Kontaktlebensdauer, Betätigungskraft, Geräusch oder Trockenlaufverhalten dominieren, können verschleißfeste oder reibungsarme Modifikationen in Betracht gezogen werden. Verstärktes POM verändert die Steifigkeit und das Kriechverhalten, aber bei spritzgegossenen Zahnrädern müssen Faserorientierung, Zahnoberflächenverhalten, Bindenähte, Stoßreaktion und Doppelteilverschleiß bewertet werden.
POM und PA sollten nicht in einer allgemeinen Reihenfolge eingestuft werden. POMs werden typischerweise dann bewertet, wenn eine geringere hygroskopische Reaktion und Dimensionskonsistenz erforderlich sind; PA-Typen bieten möglicherweise unterschiedliche Zähigkeits-, Temperatur-, Verschleiß- oder Schlagbalancen, aber die Feuchtigkeitskonditionierung kann sich auf ihre Größe und Leistung auswirken. Die genaue Güteklasse sollte unter Verwendung derselben Getriebebetriebsbedingungen und Akzeptanzkriterien unter den erwarteten Feuchtigkeitsbedingungen und Temperaturen verglichen werden.
- Verwenden Sie Standard-POM als Benchmark-Richtung für Formung, Ermüdung und Präzisionsbalance.
- Bewerten Sie verschleißfestes modifiziertes POM, wenn der Verschleiß der Zahnoberfläche und des Gegenstücks die Lebensdauer dominiert
- Bewerten Sie reibungsarme POMs, wenn Betriebswiderstand, Kriechen, Lärm oder Hitze vorherrschen.
- Nachdem Sie den Kompromiss zwischen Ausrichtung und Leistung vollständig überprüft haben, sollten Sie Verstärkungsmaterialien oder andere Polymere in Betracht ziehen.
Zahnradantriebssysteme unter repräsentativen Bedingungen überprüfen
Berechnungen und Simulationen können verwendet werden, um zunächst Geometrie- und Materialkandidaten zu prüfen, aber die Gänge sollten letztendlich durch Tests freigegeben werden. Mithilfe von Zielformen oder repräsentativen Formkavitäten werden rückverfolgbare Prototypen geformt und Materialien, Chargen, Prozesse, Abmessungen und Konditionierungsbedingungen erfasst. Testen Sie komplette Getriebeantriebssysteme unter Berücksichtigung von Zielwellen, Lagern, Gehäusen, Zahnradpaaren, Schmierung, Ausrichtung, Lastspektrum, Geschwindigkeit, Rückwärtsdrehung, Temperatur und Umgebung.
Ein effektiver Testplan sollte Drehmoment oder Effizienz, Temperatur im Eingriffsbereich, Geräusche oder Vibrationen, Spiel, Dimensionsänderungen, Zahnfußschäden, Zahnoberflächenverschleiß, Doppelteilverschleiß, Schmiermittel- oder Verschleißrückstandsstatus und Anzahl der Ausfallzyklen messen und gegebenenfalls Anlauf-, Stillstands-, Stoß- und Lebensdauerbedingungen umfassen. Überprüfen Sie nach dem Testen den Ort des Fehlers und vergleichen Sie ihn mit der ursprünglichen Risikoeinstufung, bevor Sie die Einstufung genehmigen oder das Design anpassen.