注塑加工制品的剛性小對加工誤差不敏感,制定高的加工精度是一種浪費。由于塑料耐溫性能差、熱傳導(dǎo)率非常低,另外和塑料齒輪相同的原因除摩擦生熱外還有粘彈性滯后能耗生熱,因此無論是超高分子量聚乙烯軸承,還是其他工程塑料軸承都要盡量設(shè)計制作的越薄越好,以利于散熱和提高承載能力。
輪齒折斷主要是由于:塑料彈性模量低兩齒面的赫茲接觸區(qū)大,接觸應(yīng)力小,因此一般不出現(xiàn)點蝕。塑料不是彈性體是粘彈性體,在齒面上除了摩擦生熱外,還有粘彈性的滯后能耗產(chǎn)生。塑料的熱傳導(dǎo)性能差、強(qiáng)度隨溫度的升高而降低、因輪齒剛度小,受載后產(chǎn)生大的變形致使另外一個齒輪輪齒提前進(jìn)入吻合,輪齒的齒頂刮挖塑料齒輪的接點偏下的齒根部位,產(chǎn)生高溫出現(xiàn)裂紋源,隨著齒輪的運轉(zhuǎn),最終導(dǎo)致塑料齒輪的輪齒在接點偏下部位折斷。
由于塑料熱脹冷縮系數(shù)是一般金屬的10倍左右,因此齒輪的輪齒齒側(cè)間隙要相應(yīng)大些,以防熱脹卡死。由于塑料的剛性差,受載后易于變形。因此為了提高承載能力輪齒的齒寬可比金屬齒輪相應(yīng)寬些,另外塑料硬度、剛度低易于變形因此加工精度不能制定的太高,這是由于:制定太高在加工商達(dá)不到,因塑料不能磨削機(jī)械加工。
鍵槽開裂是由于塑料承載能力低,鍵槽根部應(yīng)力集中嚴(yán)重,根部是直角的鍵槽最大應(yīng)力比圓角鍵槽高出2.7倍。防止輪齒折斷的措施方法與防止齒面燒傷措施方法基本相同,因為燒傷是輪齒折斷的前奏,燒傷便產(chǎn)生輪齒折斷的裂紋源,折斷也是因齒面摩擦生熱、粘彈性滯后能耗生熱以及配對齒輪的齒頂刮挖齒齒根生熱以及塑料傳熱差出現(xiàn)熱的聚集而造成的。因此,防止輪齒折斷的措施、方法主要是圍繞如何減少以上幾種熱的產(chǎn)生來開展。
為了減少齒頂刮挖輪齒齒根生熱可通過提高齒輪的輪齒剛度和輪齒齒頂修形解決。為了減少摩擦生熱、粘彈性滯后能耗以及在齒面中部出現(xiàn)高熱區(qū),在輪齒上沿齒寬方向進(jìn)行修形。為了提高齒輪的承載能力,要盡量降低塑料齒輪輪齒的溫升,在齒輪上開設(shè)軸向、徑向噴油孔,以利于齒面散熱減少齒面燒傷和輪齒折斷。
低速輕載開式、半開式傳動時,主要有磨損、輪齒斷裂以及剛度不足等,其中主要是輪齒磨損。對于高速中載荷時一般均是閉式傳動此時的失效形式為:齒輪磨損、輪齒折斷、鍵槽開裂和局部燒傷等,其中主要是輪齒折斷。鋼齒輪的失效形式主要是齒面點蝕,而
注塑加工齒輪的失效形式不出現(xiàn)點蝕。
為了減少鍵槽根部的應(yīng)力可采取把鍵槽根部的直角結(jié)構(gòu)改為圓角或方角結(jié)構(gòu)。為了防止鍵槽開裂,可采用鋼塑復(fù)合結(jié)構(gòu),這樣鍵槽不開在強(qiáng)度低的塑料上面,而開在強(qiáng)度高的金屬上面。除此之外,還可采用兩種常見鋼塑復(fù)合結(jié)構(gòu),即能防止鍵槽開裂,又能提高輪齒的剛度,從而提高了齒輪的承載能力。
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