新设计的通用测试平台测量聚合物缩醛齿轮的磨损特征(刺激、螺旋伞齿轮、和蠕虫)

文摘

这项工作旨在研究常见的缩醛聚合物类型齿轮的磨损特性(刺激、螺旋伞齿轮、和蠕虫)使用新的TS通用测试平台,为了获得可靠的结果,作为参考与缩醛纳米复合材料齿轮相比。TS通用测试平台由三个不同的单位,由一个主驱动轴连接,一双不断金属直齿圆柱齿轮啮合,权力转移到斜面和蠕虫测试单位。第一单元是用来测试锥齿轮,第二个单元是用来测试刺激和螺旋齿轮、第三单元是用来测试蠕虫齿轮。加载机制同样是为了阻止制动机制。滚齿机和铣床机注塑制件聚合物法兰和齿轮生产测试。除了蜗轮,所有齿轮对相同的齿轮比率。实验进行了速度1420转,转矩4海里。结果表明,磨损率(减肥)的形式的直齿圆柱齿轮与以前的结果一致,其他类型的齿轮的磨损率更大了。

1。介绍

满足需求的更轻、更快、更安静,更耐用,和具有成本效益的产品,创新的设计越来越多的包括使用高性能的塑料。在应用程序中从汽车零部件到办公自动化设备,工程聚合物成功地取代金属即使在好关键齿轮和导致性能优越。以往许多齿轮测试平台设计和建造测量磨损、摩擦和热特征以及附加噪声发射。毛被认为是该领域的主要研究人员之一。毛(1创新一个试验台,不断测量齿轮表面的磨损率(毫米/周期)为不同的齿轮和摩擦材料在恒定负载条件下(无筋、钢筋);结果表明,复合材料的耐磨性聚合物齿轮增加。毛(2)使用一个测试平台专注于齿轮热磨损行为。毛等。3)测量了聚合物的摩擦磨损行为齿轮(缩醛和尼龙)和不同的物质活动,也就是说,对缩醛缩醛与尼龙和尼龙齿轮。

斯等人。4)使用相同的测试平台研究的基本特征生成的噪声排放,通过将各种组件;结果表明增加表面粗糙度的影响,磨损,温度对各自的声功率水平。Dearn et al。5)也使用相同的测试平台来描述试图控制空运行聚合物摩擦学性能的齿轮通过直接应用干膜润滑剂齿侧翼。

哈格里夫斯和Planitz6)开发了一个试验装置来描述一个实验来评估一些工业设备油的节能潜力。发现所需的权力运行最好和最差油变化14.6%,代表显著减少能源需求和潜在的工业机械的运行成本降到最低。性能优越的油通常运行在较低的温度和更高的成本。Duzcukoğlu [7)推迟了热损伤形成single-tooth-meshing地区通过增加齿宽,这降低了赫兹表面压力。穿的测试装置对和实验FZG齿进行。Letzelter et al。8)开发了一种新的齿轮试验台研究聚合物的热行为。当地的聚酰胺的热行为直齿圆柱齿轮测量使用高性能的红外摄像机提供温度分布。Kirupasankar et al。9)开发了一个测试平台来研究聚合物的性能齿轮,和实验研究进行了解扭矩性能的影响。

最后,约瑟夫等人建立了一个简单的测试平台研究直齿圆柱齿轮的磨损行为,缩醛聚合物混合的碳纳米管(10),这被认为是大多数类型的nanofiller材料在这个时候增加耐磨性的聚合物材料11,12]。所有以前的研究侧重于促进聚合物齿轮的摩擦和热行为,激励生产的聚合物(刺激、螺旋伞齿轮、和蠕虫)齿轮。本研究调查类似缩醛齿轮的磨损行为活动(刺激、螺旋伞齿轮、和蠕虫)使用TS通用测试平台,这是特别为这个目的设计的。

2。实验

2.1。缩醛的合成聚合物法兰和短棒

合成了聚合物法兰使用注射成型模具设计的尤瑟夫et al。10,11)生产厚圆盘直径134毫米,厚度收缩后29毫米。短杆与聚合物法兰使用注射过程;注射成型模具的设计和制造的合成聚合物短棒直径45毫米和80毫米的长度,如图1。

3所示。齿轮制造

滚齿机是用于生产所有类型的缩醛齿轮的齿(刺激、螺旋伞齿轮、和蠕虫),如图2。齿轮的规格表中所示1- - - - - -4。

4所示。TS通用测试平台的设计

数据3和4显示完整的设计和TS通用测试平台的照片,包括以下条目如表中所示5。建立了试验台研究常见的聚合物类型齿轮的磨损特性。试验台的优点相比传统齿轮试验台是廉价,易于使用,规模较小。

试验装置由三个不同的单位:第一单元是用来测试锥齿轮,第二个单元是用来测试刺激或螺旋齿轮、第三单元是用来测试蜗杆齿轮,如图5。这些单位是由主驱动轴连接,这是安装在一对金属直齿圆柱齿轮。双金属直齿圆柱齿轮是附着在speed-controllable直流电机,2的乘方惠普和1420转的转速。电力传输到司机聚合物齿轮(刺激、螺旋伞齿轮、和蠕虫)使用一个驱动的金属齿轮在不同转矩的水平,二百万年始于4海里,周期。外部扭矩,只有一个活动carry被应用于试验装置检查,和一般应用于驱动单元轴。carry是支持在两个板块之间的最后使用主臂和重量连接臂的另一个方向。另一方面,聚合物齿轮暴露在低负载相比,金属齿轮。所以,只有两个轴承中使用了新的设计类型:(a)十深沟球轴承有指定61805 (b)只有一个滚柱推力轴承在蜗轮串行代码81105插入板来克服由蜗轮的轴向载荷。尽管螺旋锥齿轮生成也引起的轴向载荷,但远低于蜗轮,深沟球轴承被认为是更多的经济。

4.1。加载机制

加载测试齿轮通过施加扭矩,诱导使用重量挂在一个负载的手臂,突出于主块。根据(1),指图6(一)加载主块之间的关系和转矩应用于齿轮只是测试,在那里和是应用扭矩驱动和驱动齿轮,分别。如果一对齿轮的传动比为1:1,应用扭矩。通用测试平台,根据块式制动器加载机制设计机制如图6 (b)和6 (c);应用摩擦力矩可以计算使用(1),是块接触面积,μ是衬片的摩擦系数,是重量。积极的迹象是用于方向图6 (b)相反的旋转的负号(大转矩):

块接触面积(),外加负载下,之间的联系在我们的系统发生完全衬圈的宽度的一半驱动轴的表面积(半),通过计算(2),是驱动轴的半圆的周长

之间的摩擦系数的精确测量齿轮啮合缩醛聚合物是至关重要的,但这需要更贵的其他配件。这项研究集中在新的设计和缩醛齿轮的磨损行为。

4.2。实验程序

(一)组装机器零件根据齿轮进行测试的类型。(b)确保他们的安全扣环挂载所有的轴承和齿轮。(c)运行机器大约5分钟没有任何外部负载,确保齿轮测试非常光滑,没有任何表面污染物。(d)测量传动齿轮的质量。这个测量是起始点。(e)增加弹簧质量系统。调整弹簧的质量和杆洞可以挂获得所需的负载。可以测量负载使用LCD(液晶显示器或数字显示)的控制器。值得一提的是,转矩传感器能力20 Nm,用来调整应用扭矩。(f)运行机器在一定间隔的时间和测量新齿轮的质量。(g)重复步骤(f)几次直到获得期望的周期的总数。(h)现在几点了在周期和减肥。可以绘制一条曲线这两个变量之间的磨损率与运动周期。

5。结果与讨论

每个齿轮测量的减肥时间收敛每6分钟,不是两个测量只在测试的开始和结束时,以情节最后体重之间的关系和数量的周期与精度高。此外,每个齿轮样本测试三次测量磨损损失(按重量)使用高灵敏度电子称重平衡精度然后计算平均体重损失。

两种类型的穿在实验中发现:滚动和滑动类型类型。最大滑动实现牙齿的根源。理想的情况是,有纯滚动接触时的假想线轮之间的中心因为相同的速度矢量的两个接触表面。三个阶段的磨损(磨合阶段、线性相位和迅速磨损阶段)是实现在所有类型的测试缩醛聚合物(刺激、螺旋伞齿轮、和蠕虫)齿轮。

许多报告列出了聚合物齿轮的试验条件,但是,对于其他类型的齿轮(螺旋、斜面和蠕虫),不幸的是它是无效的,因为高分子材料强度较低和其他类型的齿轮产生一个额外的轴向载荷导致过载导致快速失败。为了避免快速失败和留在安全地带,所有齿轮类型选择的实验条件根据值越低,尤其是以每分钟1420转的速度,4海里的扭矩,和测试时间周期(10,13,14]。

如图7,最大磨损率发生在最后磨损阶段所有齿轮类型,特别是在螺旋,斜角,蜗杆齿轮,因为这些类型的齿轮产生一个额外的负载,这被称为轴向载荷。此外,不同形式的压力。牙齿造成根的弯曲应力,而接触导致表面压力的变化,特别是当齿对的数量在一个网格的变化(螺旋,斜角和蜗杆齿轮)。最后,表6说明了不同阶段的磨损。

6。结论

齿轮磨损行为的各种类型的缩醛聚合物(刺激、螺旋伞齿轮、和蠕虫)研究了本文使用TS通用测试平台,特别为此目的而建造的。试验台的加载机制取决于块式制动器的理论机制。进行实验的扭矩4海里和测试时间循环显示,缩醛聚合物直齿圆柱齿轮的磨损阻力主要是与以前的结果一致。螺旋的磨损率、斜面和蜗杆传动装置增加了56%,60%,和68%,分别比直齿圆柱齿轮。在螺旋轴向载荷的存在、斜角和蠕虫及其不同的几何形状导致不同类型的压力,如弯曲应力和接触应力。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

引用

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