Wie wählt man POM für Kunststoffzahnräder aus?

Betriebsbedingungen und Werkstoffanforderungen für Zahnräder

Klären Sie zunächst Drehmoment, Drehzahlbereich, Zielzyklenzahl und zulässiges Flankenspiel. Erfassen Sie Betriebslasten getrennt von Anlauf-, Blockier- und anderen Spitzenlasten. Ergänzen Sie Geometrie, Lastzyklus, Umgebung und Schmierung anhand der folgenden Liste.

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.

• Zahnradart, Modul oder Diametral Pitch, Zähnezahl, Zahnbreite und Übersetzung
• Ein- und Ausgangsdrehmoment, Drehzahlbereich, Drehrichtung, Start-Stopp-Häufigkeit und Lastzyklus
• Betriebsdrehmoment und Spitzen bei Anlauf, Stillstand unter Last, Verklemmen, Drehrichtungswechsel und Bremsen; Zielzyklenzahl
• Wellenlagerung, Ausrichtung, Gehäusesteifigkeit und zulässiges Flankenspiel
• 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.

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

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.

Kandidatentypen nach dem dominanten Risiko eingrenzen

Vergleichen Sie beim ETM-100P-Zahnradfall zunächst Last, Bewegung und Schmierung mit Ihrem Projekt. Bei Trockenreibung, Stick-Slip oder Zahnflankenverschleiß vergleichen Sie EPTL402 und EMS102/EMS162. Bei lastbedingter Verformung prüfen Sie bei glasfaserverstärktem POM Steifigkeit, Orientierung und Verschleiß des Gegenrads.

POM ist ein Ausgangspunkt bei geringer feuchtebedingter Maßänderung. Beziehen Sie PA bei anderen Zähigkeits- oder Temperaturzielen ein; dokumentieren Sie Trocken- und Konditionierungszustände getrennt und vergleichen Sie gleiche Drehmoment-, Temperatur- und Spielgrenzen.

• Standard-POM als Vergleichsbasis für Verarbeitung, Ermüdung und Präzision nutzen
• 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.