Defina as condições da engrenagem antes de comparar os materiais
Comece com os requisitos de transmissão, não com os nomes de resina preferidos. Registre o tipo de engrenagem, passo do módulo ou diâmetro, número de dentes, largura do dente, relação de transmissão, torque de entrada e saída, faixa de velocidade, direção de rotação, partida-parada, ciclo de trabalho, vida útil alvo e folga aceitável, e diferencie o torque operacional normal de partida, parada, travamento, reversão, frenagem e outros eventos de choque.
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.
- Espectro de torque, faixa de velocidade, rotação reversa, impacto e número esperado de ciclos
- Geometria da engrenagem, suporte do eixo, alinhamento, rigidez da caixa e folga
- 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
As imagens mostram apenas geometrias aplicadas representativas. O perfil do dente, o design do cubo, os materiais duplos, os suportes e os caminhos de carga mudarão as informações da revisão; as imagens não representam os graus finais da resina.
- 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.
Selecione a orientação do grau com base no risco dominante
O POM não preenchido pode ser a primeira direção de avaliação quando tenacidade, fadiga, moldagem de precisão e desempenho de contração relativamente equilibrado são importantes; quando a vida útil do contato, a força operacional, o ruído ou o desempenho de funcionamento a seco dominam, podem ser consideradas modificações resistentes ao desgaste ou de baixo atrito. O POM reforçado altera a rigidez e o comportamento de fluência, mas a orientação das fibras, o comportamento da superfície do dente, as linhas de solda, a resposta ao impacto e o desgaste da peça dupla devem ser avaliados em engrenagens moldadas por injeção.
POM e PA não devem ser classificados em ordem geral. Os POMs são normalmente avaliados quando são necessárias menor resposta higroscópica e consistência dimensional; Os graus de PA podem oferecer resistência, temperatura, desgaste ou equilíbrio de impacto diferentes, mas o condicionamento de umidade pode afetar seu tamanho e desempenho. A grau exata deve ser comparada usando as mesmas condições de operação da engrenagem e critérios de aceitação sob condições de umidade e temperaturas esperadas.
- Use POM padrão como direção de referência para moldagem, fadiga e equilíbrio de 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.