Выбор материала для нестандартных косозубых шестерен-Сталь, латунь или пластик (ПОМ)

От материала зависит срок службы,-несущая способность, шумовые характеристики и экономическая-эффективность конечного проекта передачи. Неправильный выбор материала повлияет на работу шестерен и может даже привести их в негодность. Какпрофессиональный производитель прецизионных механических компонентов, после сотрудничества с многочисленными клиентами, я полагаю, вы, возможно, задумаетесь, выбрать ли для вашего проекта зубчатой ​​передачи абсолютную прочность легированной стали, коррозионную стойкость латуни или эффект снижения шума конструкционных пластмасс?

Hansheng Automation проанализирует три наиболее распространенныхкосозубая передачаматериалы- сталь, латунь иПОМ пластик- и некоторые стратегии выбора в статье, надеемся, что они будут вам полезны.

Прежде чем объяснять конкретные материалы, давайте сначала установим критерии выбора. Когда клиент выбирает нас, чтобы изготовить для него косозубую передачу, мы оцениваем сценарий применения на основе следующих пяти основных факторов при подтверждении выбора материала шестерни.

Стальные косозубые шестерниобычно являются наиболее подходящим выбором для промышленной передачи энергии. Стальные шестерни обычно изготавливаются из углеродистой стали (например, 1045), легированной стали (например, 4140 или 8620) или нержавеющей стали (303, 304 или 316). Особенностью стали является то, что она может подвергаться различным формам термической обработки, таким как цементация, индукционная закалка или азотирование.Термическая обработкаЗубчатые колеса могут достигать чрезвычайно высокой твердости поверхности, сохраняя при этом прочный и пластичный сердечник, способный поглощать ударные нагрузки.

Преимущества

Основное преимуществостальные высокопрочные шестерни — это их -несущая способность. Согласно методам расчета AGMA 2001-D04, такие факторы, как марка материала, уровень твердости и тип термообработки, напрямую влияют на нагрузочную способность шестерни-при использовании науглероженных и цементированных сталей (таких как 8620 или 9310), достигающих поверхностной твердости 58–62 HRC, что обеспечивает оптимальную устойчивость как к контактной усталости (питтингу), так и к изгибу зубьев. усталость.

Стальные шестерни обладают чрезвычайно высокой стойкостью к износу и истиранию, что делает их очень подходящими для непрерывной работы на высоких-скоростях и с высоким крутящим моментом. При правильном смазке и обслуживании набор стальных шестерен может прослужить десятилетия. Кроме того,Стальные шестерни, обработанные на станке с ЧПУмогут поддерживать чрезвычайно жесткие допуски (ISO 1328-1, класс 5 или выше).

Недостатки

Его недостатком является то, что он имеет большой вес и увеличивает инерцию системы, что небезопасно для оборудования или приложений, требующих частого запуска и остановки. А без постоянной подачи масла или смазки контакт стали со сталью может привести к закусыванию и заклиниванию. Еще одним недостатком является то, что обычная сталь склонна к ржавлению и коррозии, а также имеет высокий уровень шума при работе.

Лучшее для

Промышленныйстальные шестерниявляются лучшим выбором для таких применений, как автомобильные трансмиссии и дифференциалы, тяжелое-промышленное оборудование (конвейеры, дробилки, горнодобывающее оборудование), высокоточные-механические приводные устройства с ЧПУ и т. д.

Латунные косозубые шестерниобеспечивают умеренную механическую прочность (предел прочности обычно 300-500 МПа, примерно 40-60% углеродистой стали) и хорошие характеристики трения, в основном используются в области прецизионных инструментов. Латунные шестерни обычно изготавливаются из таких сплавов, как C36000 (легко режущаяся латунь) или темно-синей латуни. Самая большая особенность — отличная технологичность; Он производит мелкую стружку и имеет минимальный износ режущих инструментов. При приемлемой стоимости он может производить очень сложные и точные прецизионные латунные шестерни.

Важно отметить, что латунь превосходно подходит для червячных передач - латунные червячные колеса в паре со стальными червяками представляют собой стандартную конфигурацию отрасли благодаря оптимальному распределению нагрузки и характеристикам износа.

Преимущества

Основной характеристикой этого материала является его высокая естественная смазывающая способность. Эффект превосходный, особенно когда латунь используется в сочетании со сталью.Малошумные шестернитакже обычно изготавливаются из латуни, поскольку этот материал мягче стали и обеспечивает лучшее гашение вибраций. Кроме того, латунные шестерни обладают превосходной коррозионной стойкостью к воде.

Недостатки

Недостатки латуни также очевидны: ее прочность на разрыв и предел текучести значительно ниже, чем у стали, что делает ее непригодной для применения в тяжелых условиях-с высокими нагрузками. Еще одним недостатком является то, что по сравнению со сталью латунь не является термостойкой-; При повышении температуры его прочность будет быстро уменьшаться. Наконец, из-за значительных колебаний цен на медь при оценке латунного сырья также необходимо учитывать, дешевле ли оно стандартной стали.

Лучшее для

Самосмазывающиеся шестерниизготовленные из латуни (или в сочетании со сталью), хорошо подходят для прецизионных приборов, счетчиков и манометров, часовых механизмов, червячных передач (латуньчервячная передачав сочетании со стальной червячной передачей входит в стандартную комплектацию), малошумные-приложения, требующие умеренной интенсивности, морские условия, водомерное оборудование и т. д.

Примечание:Латунные шестерни обычно рекомендуются для случаев, когда контактные напряжения значительно ниже, чем у шестерен из закаленной стали, что делает их непригодными для-применений передачи мощности в тяжелых условиях.

В технических термопластах, особенноКосозубые шестерни ПОМ, вы можете знать об этом материале под торговыми названиями Delrin (DuPont Seisteel) или Acetal (Ацеталь). ПОМ, как полукристаллический инженерный термопласт, обладает жесткостью, превосходной стабильностью размеров, а также может-производиться массово с помощью механической обработки на станках с ЧПУ или литья под давлением.Пластиковые косозубые шестерниизготовленные из ПОМ, имеют естественную гладкую и химически устойчивую поверхность.

Преимущества

Наиболее очевидным преимуществом ПОМ является его легкий вес, который примерно на 80% легче стали. Это лучший материал длябесшумные шестернии имеет превосходный низкий уровень шума и гашения вибрации. POM-шестерни, по сути,самосмазывающиеся пластиковые шестерниЭто означает, что они обычно могут работать без масла или смазки. В то же время он также обладает отличной усталостной прочностью и износостойкостью. Кроме того, он также переносит растворители и топливо. Для медицинской и пищевой промышленности,пищевое оборудованиеИзготовленные из определенных марок ПОМ, они соответствуют требованиям FDA и USDA.

Недостатки

Самым большим недостатком является то, что его прочность не может сравниться с металлом. Среди трех материалов, описанных в этой статье, он имеет самую низкую-несущую способность и не выдерживает высоких крутящих или ударных нагрузок. Во-вторых, температура также является основным ограничивающим фактором; Типичная номинальная рабочая температура ПОМ составляет от -40 до 90 градусов C, при превышении которой он размягчается и деформируется. Кроме того, хотя пластик обладает хорошей размерной стабильностью, могут возникнуть небольшие изменения размеров из-за поглощения влаги или теплового расширения, что может повлиять на сетку в высокоточных приложениях.

Лучшее для

Делриновые шестерни и ацетальные компоненты из ПОМ являются предпочтительным выбором для таких применений, как офисное оборудование (принтеры, копировальные аппараты),шестерни медицинского оборудования(где смазка может представлять опасность загрязнения), оборудование для пищевой промышленности (конвейеры, розлив) и легкие трансмиссии для роботов.

Чтобы помочь вам лучше понять различия между тремя материалами, мы составили для вас таблицу.

Примечание. Коррозионная стойкость стали во многом зависит от ее типа (нержавеющая сталь или углеродистая сталь) и поверхностного покрытия.

Увидев это, вы, возможно, все еще не уверены, какой материал в конечном итоге выбрать, но это нормально. Hasnheng Automation также предоставляет вам руководство по принятию решений.

Обратите внимание, что данное руководство по выбору передач основано на нашем собственном производственном опыте настройки различных типов передач и предназначено только для справки. Если вы не можете принять решение или вам нужен кто-то, кто поможет вам с научной стратегией, пожалуйста,связаться с намии мы можем быстро реагировать на ваши потребности.

Свяжитесь сейчас

Выберите сталь, если вам нужно

• Применение с высокими нагрузками и высоким крутящим моментом:мобильные большегрузные-конвейеры, ведущие колеса транспортных средств.
• Длительный срок службы:Машина работает круглосуточно, 7 дней в неделю, а затраты на остановку и замену шестерен слишком высоки.
• Неблагоприятная рабочая среда:высокая температура, высокая вибрация или высокая ударная нагрузка.
• Бюджетное пособие:У вас есть бюджет на термообработку и систему смазки.

Выберите латунь, если вам нужно

• Низкий уровень шума:Окружающая среда не может принять звук удара металла, но прочность пластика недостаточна.
• Прецизионные инструменты:требуют плавного движения и защиты от укуса.
• Коррозионная среда:подвергается воздействию воды или солевого тумана, а обработка нержавеющей стали слишком сложна.
• Средняя грузоподъемность:достижение баланса между слабостями пластика и чрезмерной прочностью стали.

Выберите POM, если вам нужно

• Применение при небольшой нагрузке:внутренняя структура электронных изделий или мелкой бытовой техники.
• Чрезвычайно чувствительная к шуму среда:больницы, оборудование для упаковки пищевых продуктов или бытовые потребительские товары.
• Легкая конструкция:Для портативных устройств или дронов важен каждый грамм веса.
• Нет требований к смазке:чистые помещения, бумажное или текстильное оборудование.
• Пищевое/медицинское применение:прямой контакт с пищевыми продуктами или стерильной средой.

Если вы все еще учитесь выбирать материал зубчатой ​​передачи, помните, что во многих трансмиссионных системах используется гибридный подход, например стальной червячный привод с латунными шестернями или стальная шестерня с шестернями из ПОМ, чтобы максимизировать преимущества.

Могу ли я смешивать разные материалы, например, стальную шестерню с пластиковой шестерней?

Конечно, на самом деле это довольно распространенное явление. Обычной практикой является использование металлических шестерен в паре с пластиковыми косозубыми шестернями. Это не только снижает шум, но также снижает трение и износ между сопрягаемыми шестернями. Однако помните, что предельная нагрузка всей системы после смешивания и подбора зависит от более слабой пластиковой шестерни.

Почему винтовые шестерни дороже в производстве, чем прямозубые?

Да, специальные косозубые шестерни обычно немного дороже прямозубых. Главным образом из-за того, что с углом спирали трудно справиться, настройка обработки зубчатых колес с ЧПУ становится более сложной, путь обработки становится длиннее, и для обеспечения точности этого угла обнаружение также усложняется.

Как угол спирали влияет на выбор материала шестерни?

Это окажет влияние. При вращении косозубого колеса возникает осевая тяга, и чем больше угол, тем больше тяга. Если это пластиковая шестерня, такая как косозубая шестерня из ПОМ, чрезмерная осевая сила может легко вызвать сползание или деформацию. Поэтому, если осевая нагрузка высока, более безопасным будет использование стальных косозубых шестерен или высоко-латунных шестерен.

Какую информацию мне нужно предоставить для расчета стоимости индивидуального оборудования?

Чтобы предоставить вам наиболее точные рекомендации и расценки по выбору материала зубчатого колеса, пожалуйста, предоставьте следующее:

Подробные чертежи (включая такие параметры, как модуль упругости, количество зубьев, угол спирали и т. д.).

Рабочая нагрузка (крутящий момент и скорость).

Среда применения (например, высокая или нет температура и есть ли коррозионная активность).

Требования к уровню точности (AGMA или ISO).

Ожидаемый срок службы и требования к уровню шума.

Выбор материала – первый шаг, а изготовление шестерен по чертежам – второй. Даже небольшие ошибки в угле наклона винтовой линии или делительном диаметре могут привести к выходу из строя шестерни независимо от материала.

Именно поэтому сотрудничество с профессионаламипроизводитель нестандартного снаряженияимеет решающее значение. Профессиональный поставщик не просто предоставляет услуги механической обработки; В Hasnheng Automation мы также предлагаем консультации по проектированию для производства (DFM). Мы можем сказать вам, повлечет ли выбранная вами нержавеющая сталь 316 ненужные затраты из-за трудностей обработки или конкретная марка ПОМ будет более подходящей для ваших требований.

На нашем заводе мы используем передовыеобработка зубчатых колес с ЧПУвозможность обработки широкого спектра материалов. Мы понимаем уникальные параметры резки стали и пластмасс. Нужен ли вам один прототип или 10 000 единиц для массового производства, наш строгий контроль качества гарантирует, что производимые шестерни будут соответствовать вашим спецификациям. Какпоставщик прецизионного оборудования, мы стремимся предоставить вам универсальное-решение для прецизионных зубчатых передач, позволяющее сэкономить время, усилия и затраты наших клиентов.

Наконец, Ханьшэн хочет подчеркнуть, что не существует такого понятия, как «лучший» материал для каждой шестерни, а есть только тот материал, который наиболее подходит для вашего конкретного применения. Сталь обеспечивает непревзойденную прочность, латунь обеспечивает плавную точность, а ПОМ обеспечивает бесшумность и легкий вес. Тщательно оценивая нагрузку, среду и бюджет, вы можете оптимизировать производительность и срок службы вашей конструкции.

Нужна помощь в выборе подходящего материала для вашегоизготовленные на заказ косозубые шестерни? Свяжитесь с нашей командой инженеров для бесплатной консультации и расчета стоимости.

Как профессиональный поставщик прецизионного оборудования, наши процессы производства и испытаний строго соответствуют международно признанным отраслевым стандартам.

AGMA 2001-D04: Фундаментальные рейтинговые факторы и методы расчета эвольвентных прямозубых и косозубых зубьев.

ISO 1328-1:2013: Цилиндрические шестерни. Система классификации ISO по допускам на боковые поверхности.

VDI 2736: Зубья шестерни из термопластика.

Справочник по машинному оборудованию (31-е издание): раздел зубчатых передач -, материалы и термическая обработка.

ASTM B16/B16M: Стандартные спецификации для свободной-резки латунных стержней, стержней и фасонных профилей.