商品代碼:3227343

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    商品詳細說明

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    MC尼龍齒輪的設計

     

    1.MC尼龍齒輪是金屬等齒輪的替代品
      MC尼龍兼有耐疲勞、抗沖擊和耐磨等性質,使其在齒輪應用上極受歡迎,已成功地應用在直齒輪、蝸輪、斜齒輪和螺旋齒輪上有25年的歷史。今天在各行業,MC尼龍齒輪正不斷地替代鋼材、木材、銅材、鑄鐵、酚醛。
      MC尼龍齒輪有如下優點;
       ◆ 運行噪音低
       ◆ 無潤滑運行
       ◆ 比傳統的金屬齒輪慣性低
       ◆ 耐腐蝕性
      盡管MC尼龍齒輪的強度明顯比相應的金屬齒輪低,由於它的低摩擦性和低慣性,以及熱塑性塑料齒輪輪齒的彈性(彎曲),在很多應用上可以直接替代金屬--尤其是非鐵金屬、鑄鐵和未經淬硬處理的鋼材。
       ◆ 材料強度和是否需要潤滑?
       ◆ 節圓的線速率?
       ◆ 所需的服務時間?
       ◆ 工作條件下的環境溫度?

    2.直齒輪的設計
    步驟1
      獲得需要的應用數據
      模數,P
      齒數,N
      壓力角,PA
      齒寬,f (英寸)
      輸入速度,n (RPM)
      輸入扭矩,TI
      或 輸入馬力,HPI
    步驟2
      獲得推導數據和修正系數
      節圓直徑,DP=N/P
      齒形系數,y
      屈服應力,Sb
      工作壽命系數,CS
      速率因素,CV
      材料強度因素,Cm
      溫度修正系數,CT
      ◆ 環境溫度〈100oF, CT=1
      ◆ 100oF<環境溫度<200oF
          CT=1/1(1+α(T-100oF))
      這裡, α=0.022 對應 MC尼龍
          α=0.004 對應尼龍101
          α=0.010 對應聚甲醛

     

    步驟3
      用公式(1)和(2)計算最大扭矩或馬力

         TMAX= DPSbfyCsCvCmCT/2P          (1)

         HPMAX= DPSbfyn CSCVCm CT/ 126000 P    (2)
    步驟4
      將最大力矩(TMAX)和最大馬力(HMAX)與已知塑料齒輪的輸入力矩(Ti)和馬力(Hi)比較。
       Ti 必須小於或等於TMAX
       Hi 必須小於或等於HMAX
      如塑料齒輪的Hi 和TI超過TMAX和 HMAX,選另外一種材料或另一分度圓直徑和齒厚,按照新的材料修正系數重新計算。

    3.螺旋齒輪的設計
      為確定作用在塑料螺旋齒輪所受的應力,需要修改直齒輪設計公式1和2,以補償二者之間齒形不同而所受的接觸壓力不同。齒形系數Y是按可成形齒數計算,而不是按實際齒數計算。計算公式:
      Nf = N /(cosU)3
      這裡:
        Nf =可成形的齒數
        N =實際齒數
        U =螺旋角(度數)
      另外,螺旋齒輪模數的計算也不能按直齒輪設計公式(1)和(2),而是:
         PN = P/ cosU
      這裡:PN=模數
      從這公式發現螺旋角增加對齒輪的影響是很大的。金屬螺旋齒輪通常特點是能降低噪聲和振動;值得註意的是,等效的塑料直齒輪可以更有效地降低噪聲和振動。

    4.斜 齒 輪
      斜齒輪齒形系數y的計算采用下列公式:
          Nf = N/cosφ
      這裡:φ=分度角(度數)
      值得註意的是對於斜齒輪而言,公式(1)和(2)中的模數和分度圓直徑所對應的齒形更大。

     

    MC尼龍齒輪的設計

     

    5.裝 配
      MC尼龍非常適合制造批量比較小例如500件)的大型齒輪。首先澆鑄成毛坯件,然後機械加工成制品,其過程與金屬齒輪的加工相似。
      這裡提供改進MC尼龍直齒輪適用性的方法,通常采用一系列的技術來保證齒輪與軸之間的固定,包括:
      ◆ 傳遞的力矩較低時,通過開鍵槽或滾花軸進行壓配;
      ◆ 對於較便宜的低力矩齒輪,可用螺絲固定;
      ◆ 對於數量較少的驅動齒輪,通過螺栓沿齒寬連接一個金屬輪轂固定;
      ◆ 傳遞的力矩較大時,采用機械式開鍵槽固定。鍵槽倒圓角後要比方形更好地消除拐角處的應力集中。最小的拐角鍵槽麵積計算公式如下:
         A = 63000H/nrSk
      這裡:A=鍵槽麵積
         H=傳遞馬力
         n=齒速(rpm’s)
         r=平均鍵槽半徑
         Sk=最大允許的鍵槽應力,見表15。

    表15. 連續工作齒輪的最大允許鍵槽應力Sk

    材 料

    Sk(㎏/㎝2)

    MC尼龍+二硫化鉬

    105.6

    MC尼龍

    140.8

    尼龍6/6

    105.6

    酚醛塑料

    140.8

    UHMW-PE

    21.1

     

     

      如果從上麵公式確定的鍵槽尺寸不實用,那麼應采用帶鍵的法蘭式輪轂和檢查板,檢查板用螺栓連接在齒輪上,螺栓處於特別的節圓半徑上。所需螺栓數量及其直徑按下麵公式計算:

      最少螺栓數目= 63000HP/ n r1A1Sk

      r1=螺栓的節圓半徑
      A1=螺栓的投影麵積(螺栓直徑X與螺栓接觸的齒寬)
      在裝齒輪時不要過度擰緊螺栓,以免齒輪在正常運轉狀況下,因材料膨脹導致齒輪破裂或者螺栓被剪斷。而且,盡管尼龍墊圈的使用效果較滿意,但我們推薦使用杯形墊圈或相似產品。

     

    設計要點

     

      在設計MC尼龍齒輪時,不僅要考慮材料的許用應力,還要考慮它的形變因素。
    ◆ 塑料齒輪和金屬齒輪相配合時,散熱性和其他性能最理想。當全為塑料齒輪系統運
      行時,建議使用不相同的材料(如尼龍和酚醛塑料)。
    ◆ 因磨擦熱和環境條件的變化,塑料比金屬熱膨脹系數高許多,塑料齒輪需要足夠的
      齒隙,建議齒隙的大小用下列公式計算:

        當齒數為35以下時,齒隙= (0.06~0.1) P (模數)
        當齒數為35以上時,齒隙按照HACHMAN提出的實驗公式計算。

    ◆ 整個齒根都倒圓角、壓力角200 的齒輪,其屈服強度比14.50壓力角的齒輪得到極大
      提高,其負荷能力比後者增加15%,或者在同等條件下延長其使用壽命3.5倍。
    ◆ 在滿足負荷情況下,考慮選擇最小齒的設計,這樣使高速運行產生的齒熱最少。
    ◆ 為瞭使齒輪具有更高的扭矩,可以考慮將機械加工的鋼件直接鑄造在齒輪裡。
    ◆ 在所提供的環境因素諸如溫度、濕度和化學條件下,MC尼龍齒輪通常優於其它工程
      塑料。材料的選擇既取決於環境也取決於操作運行條件。
    ◆ MC尼龍的使用溫度極限約120℃,當摩擦熱引起的溫度上升超過此極限時,齒輪將無
      法正常工作;如負載不變時,摩擦熱隨著齒輪轉速的增高而增大,極限情況下甚至
      導致齒牙表麵熔融。因此,我們建議MC尼龍齒輪的最大線速度應該限制在25 m/s以
      內。

     

    齒形系數

    齒 數

    141/2°

    20°標準齒

    20°低齒和螺旋齒

    12

    0.355

    0.415

    0.496

    14

    0.399

    0.468

    0.540

    15

    -

    -

    0.566

    16

    0.430

    0.503

    0.578

    17

    -

    0.512

    0.587

    18

    0.458

    0.521

    0.603

    19

    -

    0.534

    0.616

    20

    0.480

    0.544

    0.628

    22

    0.496

    0.559

    0.648

    24

    0.509

    0.572

    0.664

    26

    0.522

    0.588

    0.678

    28

    0.535

    0.597

    0.688

    30

    0.540

    0.606

    0.698

    34

    0.553

    0.628

    0.714

    38

    0.566

    0.651

    0.729

    43

    0.575

    0.672

    0.739

    50

    0.588

    0.694

    0.758

    60

    0.604

    0.713

    0.774

    75

    0.613

    0.735

    0.792

    100

    0.622

    0.757

    0.808

    150

    0.635

    0.779

    0.830

    300

    0.650

    0.801

    0.855

    齒條

    0.660

    0.823

    0.881

     

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