信息内容
MC尼龙齿轮成为金属等齿轮的替代品
MC尼龙兼有耐疲劳、抗冲击和耐磨等*质,使其在齿轮应用上极受欢迎,已成功地应用在直齿轮、蜗轮、斜齿轮和螺旋齿轮上有25年的历史。今天在各行业,MC尼龙齿轮正不断地替代钢材、木材、铜材、铸铁、酚醛。
MC尼龙齿轮有如下优点;
◆ 运行噪音低
◆ 无润滑运行
◆ 比传统的金属齿轮惯*低
◆ 耐腐蚀*
尽管MC尼龙齿轮的强度明显比相应的金属齿轮低,由于它的低摩擦*和低惯*,以及热塑*塑料齿轮轮齿的弹*(弯曲),在很多应用上可以直接替代金属--尤其是非铁金属、铸铁和未经淬硬处理的钢材。
◆ 材料强度和是否需要润滑?
◆ 节圆的线速率?
◆ 所需的服务时间?
◆ 工作条件下的环境温度?
1.直齿轮的设计
步骤1
获得需要的应用数据
模数,P 齿数,N 压力角,PA 齿宽,f (英寸)
输入速度,n (RPM) 输入扭矩,TI 或 输入马力,HPI
步骤2
获得推导数据和修正系数
节圆直径,DP=N/P 齿形系数,y 屈服应力,Sb 工作寿命系数,CS
速率因素,CV 材料强度因素,Cm 温度修正系数,CT
◆ 环境温度〈100oF, CT="1"
◆ 100oF<环境温度<200oF
CT=1/1(1+α(T-100oF))
这里, α=0.022 对应 MC尼龙
α=0.004 对应尼龙101
α=0.010 对应聚甲醛
步骤3
用公式(1)和(2)计算最大扭矩或马力
TMAX= DPSbfyCs Cv Cm CT /2P (1)
HPMAX= DPSbfyn CS CV Cm CT / 126000 P (2)
步骤4
将最大力矩(TMAX)和最大马力(HMAX)与已知塑料齿轮的输入力矩(Ti)和马力(Hi)比较。
Ti 必须小于或等于TMAX
Hi 必须小于或等于HMAX
如塑料齿轮的Hi 和TI超过TMAX和 HMAX,选另外一种材料或另一分度圆直径和齿厚,按照新的材料修正系数重新计算。
2.螺旋齿轮的设计
为确定作用在塑料螺旋齿轮所受的应力,需要修改直齿轮设计公式1和2,以补偿二者之间齿形不同而所受的接触压力不同。齿形系数Y是按可成形齿数计算,而不是按实际齿数计算。计算公式:
Nf = N /(cosU)3
这里:
Nf =可成形的齿数
N =实际齿数
U =螺旋角(度数)
另外,螺旋齿轮模数的计算也不能按直齿轮设计公式(1)和(2),而是:
PN = P/ cosU
这里:PN=模数
从这公式发现螺旋角增加对齿轮的影响是很大的。金属螺旋齿轮通常特点是能降低噪声和振动;值得注意的是,等效的塑料直齿轮可以更有效地降低噪声和振动。
3.斜 齿 轮
斜齿轮齿形系数y的计算采用下列公式:
Nf = N/cosφ
这里:φ=分度角(度数)
值得注意的是对于斜齿轮而言,公式(1)和(2)中的模数和分度圆直径所对应的齿形更大。
4.装 配
MC尼龙非常适合制造批量比较小例如500件)的大型齿轮。首先浇铸成毛坯件,然后机械加工成制品,其过程与金属齿轮的加工相似。
这里提供改进MC尼龙直齿轮适用*的方法,通常采用一系列的技术来保证齿轮与轴之间的固定,包括:
◆ 传递的力矩较低时,通过开键槽或滚花軸进行压配;
◆ 对于较便宜的低力矩齿轮,可用螺丝固定;
◆ 对于数量较少的驱动齿轮,通过螺栓沿齿宽连接一个金属轮毂固定;
◆ 传递的力矩较大时,采用机械式开键槽固定。键槽倒圆角后要比方形更好地消除拐角处的应力集中。最小的拐角键槽面积计算公式如下:
A = 63000H/nrSk
这里:A=键槽面积
H=传递马力
n=齿速(rpm''s)
r=平均键槽半径
Sk=最大允许的键槽应力,见表15。
材 料
Sk(㎏/㎝2)
MC尼龙+二硫化钼
105.6
MC尼龙
140.8
尼龙6/6
105.6
酚醛塑料
140.8
UHMW-PE
21.1
如果从上面公式确定的键槽尺寸不实用,那么应采用带键的法兰式轮毂和检查板,检查板用螺栓连接在齿轮上,螺栓处于特别的节圆半径上。所需螺栓数量及其直径按下面公式计算:
最少螺栓数目= 63000HP/ n r1A1Sk
r1=螺栓的节圆半径
A1=螺栓的投影面积(螺栓直径X与螺栓接触的齿宽)
在装齿轮时不要过度拧紧螺栓,以免齿轮在正常运转状况下,因材料膨胀导致齿轮破裂或者螺栓被剪断。而且,尽管尼龙垫圈的使用效果较满意,但我们推荐使用杯形垫圈或相似产品。