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碳纖改性尼龍讓齒輪更“有勁更有靜”
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發(fā)表時(shí)間：2022-12-30 14:40:14
碳纖讓齒輪更“有勁更有靜”：
動(dòng)力齒輪常見失效原因：
動(dòng)力齒輪常見失效原因：
其中“動(dòng)力傳送”一般是在高載荷或低速情況下運(yùn)轉(zhuǎn)，過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大的扭矩，失效的原因一般有以下三種：
1) 齒輪過(guò)載而變形，甚至斷裂
2) 齒輪磨損而變薄，從而影響動(dòng)力
3) 齒輪過(guò)熱而變形
因此，這一類齒輪材料就需要有低磨耗，較高的機(jī)械強(qiáng)度，耐蠕變和疲勞以及耐溫特性。 
3
動(dòng)力齒輪選材
齒輪設(shè)計(jì)是個(gè)系統(tǒng)的工程，除在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上需要注意嚙合形式、齒數(shù)、軸心距等以外，材料的選擇也至關(guān)重要。常見動(dòng)力齒輪選材是金屬，金屬高強(qiáng)度、尺寸精密、耐高溫。但金屬齒輪也有其無(wú)法克服的缺點(diǎn)：噪音大，需要繁瑣的外潤(rùn)滑處理，加工效率低。
塑料齒輪沒有金屬齒輪的絕對(duì)高強(qiáng)度，卻具有許多金屬齒輪所沒有的優(yōu)點(diǎn)。與金屬齒輪相比，塑料齒輪重量更輕、慣性更小、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)噪音更低，成本更低，通過(guò)注塑加工生產(chǎn)出的塑料齒輪比金屬齒輪具有更高的設(shè)計(jì)自由度和加工效率。
塑料齒輪沒有金屬齒輪的絕對(duì)高強(qiáng)度，卻具有許多金屬齒輪所沒有的優(yōu)點(diǎn)。與金屬齒輪相比，塑料齒輪重量更輕、慣性更小、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)噪音更低，成本更低，通過(guò)注塑加工生產(chǎn)出的塑料齒輪比金屬齒輪具有更高的設(shè)計(jì)自由度和加工效率。
塑料齒輪首選材料有聚甲醛以及尼龍材料。聚甲醛具有良好的自潤(rùn)滑性，但本身強(qiáng)度對(duì)其適用范圍依然有一定的限制，對(duì)于動(dòng)力型齒輪，依然無(wú)法滿足其高強(qiáng)的負(fù)載。因此，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力型齒輪以塑代鋼的重任落在的尼龍材料上。碳纖增強(qiáng)尼龍材料是近年來(lái)研發(fā)的熱點(diǎn)，用于動(dòng)力齒輪更加具有其他材料無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。
碳纖尼龍做動(dòng)力齒輪的三大優(yōu)勢(shì)
1
機(jī)械強(qiáng)度高，承載負(fù)荷能力強(qiáng)
優(yōu)質(zhì)的結(jié)構(gòu)材料具有較高的比強(qiáng)度，比強(qiáng)度越高表明達(dá)到相應(yīng)強(qiáng)度所用的材料質(zhì)量越輕。碳纖增強(qiáng)材料尼龍材料A4C01及A4C01，比強(qiáng)度高于常用金屬，最大程度的滿足動(dòng)力齒輪對(duì)材料剛性的要求。
2
良好耐溫性，運(yùn)轉(zhuǎn)不變形
齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，部分機(jī)械性能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使得齒輪產(chǎn)生發(fā)熱。因此，要求在齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中不能夠因?yàn)榘l(fā)熱而發(fā)生形變。線性膨脹系數(shù)是衡量材料在受熱過(guò)程中發(fā)生形變的程度，對(duì)于齒輪材料線性膨脹系數(shù)越小越好。A4C01線性膨脹系數(shù)大大低于POM以及純PA材料，與金屬鋁已經(jīng)非常接近。
3
高自潤(rùn)滑性能
碳纖維增強(qiáng)尼龍 A4C01的主要成分中添加小分子潤(rùn)滑劑，使的齒輪相互摩擦運(yùn)動(dòng)中，能夠不借助外添加潤(rùn)滑劑的形式，而在對(duì)偶材料表面自動(dòng)形成轉(zhuǎn)移膜，使摩擦發(fā)生在轉(zhuǎn)移膜內(nèi)部，從而減少摩擦，從而使齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)噪音降低，讓齒輪有勁的同時(shí)更有“靜”。
5
碳纖尼龍的運(yùn)用案例
案例一：
工業(yè)用化工喂料機(jī)傳動(dòng)齒輪原用金屬鋁合金以及尼龍材料，現(xiàn)用碳纖增強(qiáng)尼龍加以以替代。原來(lái) 尼龍材料齒輪一周更換三次，而使用A4C04材料制造的齒輪后，三個(gè)月才需要更換一次。此外，A4C01材料制備的高強(qiáng)度齒輪，替代原有的金屬齒輪，大大提高的生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。
案例二：
碳纖增強(qiáng)尼龍齒輪替代鋁合金齒輪作為榨汁機(jī)傳動(dòng)機(jī)械部件，是塑料齒輪替代金屬的另一個(gè)成功運(yùn)用。傳統(tǒng)金屬齒輪在潮濕酸性環(huán)境下易被腐蝕且運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)輪噪音大，大大影響了榨汁機(jī)的使用壽命和使用效果。改用尼龍?jiān)鰪?qiáng)齒輪后，不僅提高了材料的耐腐蝕性，還由于材料的自潤(rùn)滑性，降低了使用過(guò)程產(chǎn)生的噪音。
6
結(jié)語(yǔ)
齒輪是工業(yè)設(shè)計(jì)中比較重要的零部件，齒輪的設(shè)計(jì)革新需要相對(duì)應(yīng)的材料更新與之相匹配。工程塑料齒輪的發(fā)展也在不斷的進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)“有勁”與“有靜”的共同提升，才能真正獲得市場(chǎng)的認(rèn)可。
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