0 Artículos

Los ingenieros y diseñadores no pueden ver los engranajes de plástico como simplemente engranajes de metal fundidos en termoplástico. Deben prestar atención a cuestiones y consideraciones especiales exclusivas de los engranajes de plástico. En realidad, el estilo de engranajes de plástico requiere centrarse en detalles que no tienen ningún efecto en los engranajes de acero, como la acumulación de calor por histéresis.

La diferencia esencial en la filosofía de diseño entre los engranajes de metal y plástico es que el diseño de engranajes de metal se basa en la resistencia de un solo diente, mientras que el diseño de engranajes de plástico reconoce la carga compartida entre los dientes. En pocas palabras, los dientes de plástico se desvían aún más bajo carga y pasan la carga a más dientes. En la mayoría de las aplicaciones, la carga compartida aumenta la capacidad de carga de los engranajes de plástico. Y, en consecuencia, la tensión permitida para un número específico de ciclos hasta la falla aumenta a medida que el tamaño del diente disminuye a un paso de aproximadamente 48. A veces aparece un pequeño aumento por encima de un paso de 48 debido a los efectos del tamaño y problemas adicionales.

En general, el siguiente procedimiento paso a paso generará un excelente engranaje termoplástico:

Determine las condiciones de contorno de la aplicación, como calor, carga, velocidad, espacio y entorno.
Examine las propiedades del material a corto plazo para determinar si los niveles de rendimiento iniciales son adecuados para la aplicación.
Revise la retención a largo plazo del plástico en el entorno especificado para determinar si se tendrán en cuenta las cantidades de rendimiento durante la vida útil de la pieza.
Calcule los niveles de estrés causados ​​por las diversas cargas y velocidades utilizando los datos físicos de la casa.
Evalúe los valores calculados con las cantidades de deformación permitidas, luego rediseñe si es necesario reductor de invernadero proporcionar un factor de seguridad suficiente.
Los engranajes de material plástico fallan por la mayoría de las mismas razones por las que lo hacen los de metal, incluido el desgaste, las rayaduras, el flujo de material plástico, las picaduras, las fracturas y la fatiga. La causa de estos fallos también es esencialmente la misma.

Los dientes de un engranaje giratorio cargado están sujetos a tensiones en la raíz del diente y en el área de la superficie de contacto. Si el engranaje está definitivamente lubricado, la tensión de flexión es el parámetro más importante. Los engranajes no lubricados, por otro lado, pueden degradarse antes de que falle un diente. Por lo tanto, la tensión de contacto es el aspecto principal en el diseño de los engranajes. Los engranajes de plástico suelen tener un radio de filete completo en la raíz del diente. Por lo tanto, no son tan propensos a las concentraciones de tensión como los engranajes metálicos.

Los datos de tensión de flexión para termoplásticos de ingeniería se basan en ensayos de fatiga que funcionan a velocidades específicas de la serie de pasos. Por lo tanto, debe usarse un factor de velocidad en el rango de tono cuando la velocidad excede la velocidad de control. La lubricación continua puede aumentar la tensión permitida en un factor de al menos 1.5. Al igual que con la tensión de flexión, el cálculo de la tensión de contacto superficial requiere varios elementos de corrección.

Por ejemplo, se usa un aspecto de velocidad cuando la velocidad del rango de tono excede la velocidad de control. Además, se utiliza un factor para tener en cuenta los cambios en la temperatura de funcionamiento, los componentes del engranaje y la posición de la presión. El par de bloqueo es otro factor en el aspecto de los engranajes termoplásticos.. A menudo, los engranajes están a merced de un par de bloqueo que es considerablemente más alto que el par de carga estándar. Si los engranajes de material plástico funcionan a altas velocidades, se vuelven susceptibles al calentamiento por histéresis que puede volverse tan severo que los engranajes se derritan.

Existen varios enfoques para reducir este tipo de calentamiento. La forma preferida es disminuir la tensión máxima aumentando el área de la raíz del diente disponible para la transmisión de par requerida. Otro enfoque consiste en reducir la tensión en los dientes aumentando el diámetro del aparato.

El uso de materiales más rígidos, un material que exhibe menos histéresis, también puede prolongar la vida operativa de los engranajes de material de tipo plástico. Para aumentar la rigidez de un plástico, los grados de cristalinidad de los plásticos cristalinos como el acetal y el nailon se pueden aumentar mediante técnicas de procesamiento que aumentan la rigidez del plástico entre un 25 y un 50%.

El método más eficaz para mejorar la rigidez es aplicar rellenos, especialmente fibra de vidrio. La adición de fibras de vidrio aumenta la rigidez entre un 500% y un 1 1,000%. Sin embargo, el uso de rellenos tiene un inconveniente. Los plásticos sin carga tienen una resistencia a la fatiga en un orden de magnitud superior a los de los metales; agregar rellenos disminuye esta ventaja. Por lo tanto, los ingenieros que deseen utilizar rellenos deben tener en cuenta el compromiso entre la existencia de fatiga y la acumulación mínima de temperatura.

Los rellenos, sin embargo, proporcionan otra ventaja en la capacidad de los engranajes de plástico para resistir el fallo de histéresis. Los rellenos pueden aumentar la conductividad del calor. Esto puede ayudar a eliminar la temperatura alta de la región de tensión máxima en la base del diente del engranaje y ayuda a disipar la temperatura alta. La eliminación de calor es el otro factor general controlable que puede mejorar el nivel de resistencia a la falla por histéresis.

El medio circundante, ya sea aire o líquido, tiene una influencia sustancial en los precios de enfriamiento en los engranajes de plástico. Si un líquido como un baño de aceite rodea un engranaje en lugar de aire, la transferencia de alta temperatura del engranaje a los aceites suele ser 10 veces mayor que la transferencia de calor de un engranaje de material plástico al entorno. Agitar el aceite o el aire también aumenta la transferencia de calor en un factor de 10. Si el medio de enfriamiento, nuevamente, el flujo de aire o el aceite, ciertamente se enfría mediante un intercambiador de calor o mediante un estilo, la transferencia de calor aumenta aún más.