Condições de operação e requisitos de material para engrenagens
Defina primeiro torque, faixa de rotação, número de ciclos desejado e folga admissível. Registre as cargas em operação separadamente dos picos de partida, bloqueio e outras situações. Complete geometria, ciclo de trabalho, ambiente e lubrificação com a lista abaixo.
Defina o ambiente operacional da área da malha de engrenagem. A temperatura ambiente não é necessariamente igual à temperatura da superfície do dente porque a velocidade, a carga, o atrito e a lubrificação geram calor localizado. Inclua também fontes de calor próximas, resfriamento, produtos químicos, poeira, lavagem, umidade, ruído esperado, restrições de manutenção e se as engrenagens funcionam a seco, são lubrificadas inicialmente ou são lubrificadas continuamente.
- Tipo de engrenagem, módulo ou passo diametral, número de dentes, largura dos dentes e relação de transmissão
- Torque de entrada e saída, faixa de rotação, sentido de giro, frequência de partidas e paradas e ciclo de trabalho
- Torque em operação e picos de partida, travamento, obstrução, reversão e frenagem; número de ciclos desejado
- Apoio dos eixos, alinhamento, rigidez da carcaça e folga admissível
- Temperaturas ambientais e locais, produtos químicos, contaminantes e umidade
- Método de Lubrificação, Ciclo de Manutenção, Ruído e Objetivos de Eficiência
Identificação de modos de falha dominantes
As engrenagens podem falhar a partir da raiz do dente devido a flexões repetidas, ou devido ao desgaste ou dano da superfície do dente, ou por deformação que altera a malha. Mesmo que o material não quebre, a fluência, a expansão térmica, o encolhimento da moldagem, o movimento da posição do furo, a tensão do cubo, a excentricidade do eixo e o movimento da carcaça alterarão a folga e o contato da superfície do dente.
Não simplifique esses riscos na necessidade de graus "mais fortes" ou "mais resistentes ao desgaste". Um módulo mais alto pode reduzir a deflexão do dente, mas não melhora necessariamente a resistência ao impacto, o comportamento da linha de solda, o ruído ou o desgaste da contraparte; valores de atrito mais baixos não podem, por si só, comprovar a vida em fadiga ou a precisão dimensional. Os modos de falha devem ser classificados e os métodos de medição definidos.
Gráfico de evidências de falhas de engrenagem
Avalie o par de contato completo
Mesmo grau de POM com aço endurecido, metal mais macio, outro POM, PA Ou o desempenho pode ser diferente quando a superfície do revestimento é combinado. Registre materiais ativos e acionados, dureza e condição da superfície, perfil do dente, graus de contato, alinhamento, lubrificação, pressão, velocidade e detritos ou contaminantes de desgaste esperados. O desgaste da engrenagem dupla pode ser tão importante quanto o desgaste da engrenagem POM.
Avalie respectivamente o atrito de partida e de funcionamento, desgaste adesivo ou abrasivo, ruído, vibração, calor de atrito, compatibilidade do lubrificante e desempenho de amaciamento. O contato plástico com plástico e o funcionamento a seco exigem cuidado especial, pois a dissipação de calor e o desgaste adesivo podem se tornar fatores dominantes. Os dados tribológicos específicos da grau só são relevantes quando combinados com materiais, pressões, velocidades, temperaturas, superfícies e métodos de teste relevantes para a aplicação.
- Materiais ativos e acionados, dureza, condições de superfície e marcas de contato na superfície do dente
- Funcionamento a seco, lubrificação inicial ou condição de lubrificação contínua
- Pressão, velocidade de deslizamento e rolamento, condições de trabalho, temperatura e dissipação de calor
- Desgaste da engrenagem, ruído, eficiência, detritos de desgaste e status do lubrificante em ambos os lados
Ilustrações de engrenagens: concentricidade nas compostas, contato e carga axial nas helicoidais e tensão de interferência nos cubos.
- Engrenagens de dentes retos compostos
- Componentes de engrenagens helicoidais
- Engrenagem do cubo
Junte a seleção de materiais e o projeto de moldagem por injeção de precisão
Mesmo que os cálculos de material sejam aprovados, as engrenagens ainda podem falhar devido a arredondamento, concentricidade, passo do dente, perfil do dente, desvio, ajuste do furo ou folga deficientes. A localização da comporta, a direção do fluxo, as linhas de solda, as transições de espessura da parede, a espessura do aro e da alma, o design do cubo e da nervura, o equilíbrio de resfriamento, as diferenças de ejeção e de cavidade devem ser revisados. Esses fatores afetam a contração da moldagem, a tensão residual, a precisão da forma do dente e a relação do furo com o círculo de graduação.
O encolhimento do TDS não é uma tolerância de engrenagem acabada. O grau alvo e a janela de moldagem devem ser determinados primeiro e, em seguida, a engrenagem com a grau da cavidade do molde deve ser medida após o tempo de ajuste de umidade especificado, e as dimensões críticas e a função real da malha devem ser verificadas ao mesmo tempo. Protótipos usinados podem suportar trabalhos iniciais de geometria ou montagem, mas protótipos moldados por injeção ainda são necessários para replicar películas moldadas, encolhimento, orientação, linhas de solda e flutuações de processo.
Selecionar graus candidatos pelo risco principal
Ao usar o caso de durabilidade ETM 100P, compare primeiro carga, movimento e lubrificação com o projeto. Para deslizamento a seco, stick-slip ou desgaste dos dentes, compare EPTL402 e EMS102/EMS162. Para deformação sob carga, compare rigidez, orientação e desgaste da engrenagem oposta com POM reforçado com fibra de vidro.
Use POM como ponto inicial para baixa variação dimensional por umidade. Inclua PA para outro equilíbrio de tenacidade ou temperatura; separe estados seco e condicionado e compare com iguais limites de torque, temperatura e folga.
- Usar POM padrão como referência para moldagem, fadiga e precisão
- Avalie o POM modificado resistente ao desgaste quando o desgaste da superfície do dente e da contraparte domina a vida
- Avalie POMs de baixo atrito quando a resistência operacional, fluência, ruído ou calor são dominantes
- Depois revisando completamente a compensação entre orientação e desempenho, considere materiais de reforço ou outros polímeros
Verifique os sistemas de acionamento de engrenagens sob condições representativas
Cálculos e simulações podem ser usados para selecionar inicialmente geometria e materiais candidatos, mas as engrenagens devem ser finalmente liberadas por meio de testes. Protótipos rastreáveis são moldados usando moldes alvo ou cavidades de molde representativas, e materiais, lotes, processos, dimensões e condições de condicionamento são registrados. Teste sistemas completos de transmissão de engrenagens sob eixos alvo, rolamentos, caixas, pares de engrenagens, lubrificação, alinhamento, espectro de carga, velocidade, rotação reversa, temperatura e ambiente.
Um plano de teste eficaz deve medir torque ou eficiência, temperatura da área de engrenamento, ruído ou vibração, folga, alterações dimensionais, danos à raiz do dente, desgaste da superfície do dente, desgaste de peça dupla, status de lubrificante ou detritos de desgaste e número de ciclos de falha, e incluir condições de inicialização, parada, impacto e resistência quando aplicável. Após o teste, verifique a localização da falha e compare-a com a grau de risco original antes de aprovar a grau ou ajustar o projeto.