Peek metal əvəz edir və əvvəlcə Mercedes-Benz GearBox dişlərində istifadə olunur

Peek metal əvəz edir və əvvəlcə Mercedes-Benz GearBox dişlərində istifadə olunur

Polietherethetone (Peek) kimi yüksək performanslı plastiklər dişli yaxşılaşdırılması üçün bir çox faydalı imkanlar təqdim edir. Peek dişliləri, Mercedes-Benz sürət qutularında ilk dəfə istifadə olunur.

Vestakeep 5000 G-dən hazırlanmış kütləvi balansçı dişliləri, Mercedes-Benz ötürmələrində istifadə ediləcək ilk plastik dişlilərdir. Əvvəllər istifadə olunan metal ötürücüləri əvəz edir

Plastik dişli tədricən ənənəvi metal dişliləri çox sayda texniki tətbiqetmələrdə əvəz edir, çünki onlar daha yüngül, səsverici, yaxşı sürən xüsusiyyətlərə malikdir, aşağı sürtünmə və aşınma və səmərəli istehsal edilə bilər. Yuviderethetone (Peek) kimi yüksək performanslı plastiklərdən hazırlanmış məhsullar, ümumiyyətlə, mühəndislik plastiklərindən hazırlanmış dişlilərdən daha çox mexaniki, termal və kimyəvi olaraq daha sabitdir və beləliklə uzadılmış yük limit dəyərlərini aktivləşdirin. Bunun üçün vacib bir şərt, plastik növü üçün uyğunluq qiymətləndirməsi və uyğun komponent dizaynıdır.

2018-ci ildə, Almaniyanın Darmstadt üçün bir səlahiyyət mərkəzi Darmstadt şəhərində, sürtünmə stresinə məruz qalan komponentlərin istehsalı üçün yüksək effektiv plastiklərin inkişafı üçün: peek, poliamid 12 (PA12) və poliimid (Pi). PİN-on-disk və top-disk testləri kimi adi metodlara əlavə olaraq (mini traktorlar vasitəsilə), yeni bir test qurğusu (Şəkil 1) quraşdırdılar.

Şəkil 1: Almaniyanın Darmstadt şəhərindəki Tribologiya Səlahiyyət Mərkəzi, plastik dişliləri sınamaq üçün dişli test qurğusu quraşdırdı: Komponentin xüsusi xarakterik dəyərləri təyin edərək dişli dizaynını təmin edir

Plastik dişlilərin qiymətləndirilməsi üçün test skamyası

Gears-in sürtünməsi və aşınma davranışı mürəkkəbdir və polad pinion və əməliyyat zamanı ətraf mühit şəraiti ilə təmasda olan xüsusi yerli stresslərdən asılıdır. Bu günə qədər, nə də pin-on-disk testləri kimi model testləri, nə də standart nümunələr üzrə statik və dinamik mexaniki testlərin ənənəvi birləşmələri, dişlilərin xüsusi meshing şərtləri səbəbindən plastik dişlilərin davranışlarını adekvat şəkildə qiymətləndirə bilmədi. Bunun əvəzinə, dizayn üçün komponent xüsusi xarakterik xüsusiyyətlər yeni dişli test qurğusunda komponent testlərində plastik dişlilər üzərində müəyyən edilə bilər. Dinamik sürtünmə və mexaniki alternativ yüklər, müəyyən edilmiş tork yükü, sürət və temperatur şəraitində metal sürücülük pinionu ilə metal sürücülük pinion vasitəsilə tətbiq olunur. Yağ və ya yağ ilə yağlanmış plastik dişli və s. Quru işləyən plastik dişli ilə müqayisə edilə bilər.



Test Alman VDI 2736-4 standartına görə ("Termoplastik Gears: Diş yükləmə qabiliyyətini müəyyənləşdirmək və müxtəlif yük dəstlərinin əmsalını taxmaq üçün" dişli yükləmə potensial xüsusiyyətlərinin təyini ") görə aparılır. Bu nəticələr müştərilərin dizaynları optimallaşdırmağa kömək etmək üçün peşəkar dişli dizayn simulyasiya proqramlarında xam məlumatlar kimi istifadə olunur. Test adətən, dişli cinah geyimi və ya diş kök sümüyünə görə uğursuz olana qədər davam edir. Diş kök temperaturu yükləmə dəyişikliyinə təsir edir, buna görə mövcud test stendlərində infraqırmızı (IR) sensorları ilə ölçülə və idarə edilə bilər.

İnanan mexaniki xüsusiyyətlər və peek kimyəvi müqavimət

Gears üçün yüksək performanslı polimerləri inkişaf etdirərkən, fərqli mexaniki, istilik və triboloji tələblər cəlb olunan streslərə görə mümkün qədər uyğunlaşdırılmalıdır. Müəyyən material dəyişiklikləri dişli performansına mənfi təsir göstərə bilər. Məsələn, bəzən aşınma əleyhinə xüsusiyyətləri inkişaf etdirmək və ya sürtünmə azaltmaq üçün istifadə olunan əlavələr (qüsurlu və ya çatlaqların mənbəyi və ya çatlaqlıq mənbəyi və ya plastik matrixə qədər olan) dinamik mexaniki davranışına mənfi təsir göstərə bilər ).

Polioksimetilen (POM), PA6 və PA66 kimi mühəndislik plastikləri ilə müqayisədə, yüksək performanslı plastik peek, dişli material kimi istifadə edildikdə bir çox üstünlüklərə malikdir. Xüsusilə, yüksək yükləri yüksək temperaturda da köçürə bilər. Əhəmiyyətli su udma və aşağı büzülmə və büzüşmə sonrası, qəliblənmiş hissələr ölçülür və termoplastik materialların molekulyar quruluşuna əsaslanaraq, bu da son dərəcə kimyəvi cəhətdən davamlıdır. Bu xüsusiyyətlər, dişli bir çox plastik üçün aşındırıcı bir mühit olan motor yağı və ya ötürmə mayesi ilə yağlanmış olduqda xüsusilə vacibdir.

Neftdəki saxlama dəyişməz qalır

Nümunə olaraq dişli yağı (Şəkil 2) ilə tam əlaqə saxlamasından sonra uzatma nisbətini götürərək (Şəkil 2), bu peek (marka: evonik vestakeep 4000 g) poliftalamiddən daha yaxşıdır (PPA, marka: vestamid htplus, daha davamlı model qazan) yüksək temperatur sabitliyi olan qismən aromatik bir poliamiddir. Peek məhsuldarlığı ilə uzanma dəyişmədi, ancaq PPA-nın fasiləsindəki uzanma 500 saat saxlamadan sonra əhəmiyyətli dərəcədə azaldı. PEEK-in kövrək xüsusiyyətləri məhsuldarlıqda uzanır, PPA, məhsuldarlıqda uzatma olmaması səbəbindən PPA fasilədə uzanır. Əlavə təsir gücü testləri daha da mexaniki broktivin davranışını nümayiş etdirir.

Şəkil 2: Peek və PPA-nın PPA-nı PPA-nın dalğalanma otağında, 150 ° C-də dişli yağı ilə tam əlaqə saxlamasından sonra parçalanma və sızma, PPA-nın uzanması qısa müddətdə əhəmiyyətli dərəcədə azalır, peek nisbətinin uzanması eyni qalır.

Digər mühəndislik plastikləri ilə müqayisədə, Peek-in son dərəcə yüksək mexaniki və istilik sabitliyi onu dişli tətbiqetmələrində bacardı. Bu, quru və yağlı yağlanmış şəraitdə yüksək molekulyar çəkidən ibarət olan dişlilərdən 80 ° C və 130 ° C-də, təsvir olunan test qurğusu istifadə edərək (Şəkil 3) istifadə edərək Plastik dişli, müəyyən bir səth sərtliyi və kobudluğu olan bir pinion tərəfindən 650rpm-də idarə olunur. Nəticə budur ki, yağ yağlanmış peek son dərəcə uzun bir xidmət ömrü ərzində son dərəcə yüksək yüklər ötürə bilər. Quru vəziyyətdə olan şəraitdə, dişli, ümumiyyətlə, cins geyimi ilə əlaqədar, yağlanmış şəraitdə olarkən, dişli, dişli köklü sınığı kəsikləri səbəbindən uğursuz olur.

Şəkil 3: Vestakeep 5000 G-dən hazırlanmış dişlilərin mexaniki testi: Yağ yağlanmış peek dişliləri çoxsaylı dövrlər üzərində daha yüksək yüklər ötürə bilər

Sürtünməni peek ilə azaldın

Peek-in əlavə üstünlüklərinə əla triboloji və taxmaq xüsusiyyətləri, xüsusən də aşağı geyimi və sürtünmə əmsalı daxildir. Sonuncu, quru və ya yağlanmış enerji qənaətini təmin edir. Bu, başqa bir təcrübədə təsdiqləndi (Şəkil 4). Sürtünmə əmsalları, polad-polad və peek-polad birləşmələri, mühərrik yağında 23 ° C və 130 ° C-də bir polad topu keçərək 9,5 mm və bir polad diski və bir diski və bir diski öyrəndi. Təcrübə zamanı polad top 30n ilə yükləndi və iki maddi birləşmənin slayd-rulon hərəkətini sınamaq üçün istifadə edilə bilən slayd-roll nisbəti ilə işlədilmişdir.

Şəkil 4: Motor yağlarında polad poladdan və peek-polad birləşmələrin sürtünmə əmsalları: Yüksək performanslı plastik vestakeep 5000 qr istifadə etməklə əmsallar xeyli aşağıdır

Sözdə Stribeck əyrisi göstərir ki, neft-yağlanmış sistemlərdə peek-polad birləşmələrin istifadəsi son dərəcə enerji səmərəli həll yollarını təmin edir. Polad polad birləşmənin sürtünmə əmsalı orijinal 4-7 dəfə artır. Bunu peek viskoelastik davranışı və təmas səthləri arasındakı ortaya çıxan aşağı Hertzian təzyiqini izah etmək olar.

Peek'in viskoelastik davranışı və yaxşı nəmləmə təsiri də xoş səs-küy xüsusiyyətlərinin səbəbləridir. Daxili yanma mühərrikinin səs-küyünün aradan qaldırılması ilə səssiz ötürmələr, xüsusən də elektrikli nəqliyyat vasitələri üçün getdikcə daha vacib hala gəlir. Yağla yağlanmış hiral dişli qurğularda, peek-polad birləşməsi hava yayıncı səs-küyünü əhəmiyyətli dərəcədə azaldır, bəzi hallarda 10db-dən çoxdur (Şəkil 5). Ölçmələr, Almaniyanın Ruhr-Universiteti Bochum-da Maşınqayırma fakültəsində sənaye və avtomobil sürücüsü Texnologiya Təşkilatının (BMA) əməkdaşlıq platformasında (IFA) həyata keçirilmişdir.

Şəkil 5: 3000 RPM-də bir hirəvi dişli birləşmənin yağlanmış peek-polad və polad polad birləşmələrinin hava-polad birləşmələrinin ölçülməsi: Peek-dən istifadə edərək, səs-küy səviyyəsi hətta bəzi hallarda 10 db-dən çox azaldı

Mercedes-Benz: Metal əvəzinə plastik

Yuxarıda təsvir olunan üstünlüklər, Mercedes-Benz (başlıq görüntüsünün) kütləvi tarazlayıcısının kütləvi tarazlayıcısında peek dişlilərinin seriyası tətbiqinə imkan verir. Bu, əvvəllər xüsusi metal dişlilərini əvəz edən bu çətin mühərrik tətbiqində istifadə olunan ilk peek plastik ötürücüdir. Tərəfdaşlar tərəfindən bir sıra testlər və qiymətləndirmələrdən sonra Peek bu sərt mühitdə istifadəyə hazırdır. Gears, effektiv və dəqiq olan enjeksiyon qəlibləri ilə istehsal olunur və əvvəllər metal ilə olduğu kimi geniş emal tələb etmir. Bundan əlavə, sürücülük zamanı ətalətin aşağı kütləvi anı enerjiyə qənaət edir və hamar işləyən və aşağı səs-küylü davranışa imkan verir.

Xülasə və Outlook

Ənənəvi avtomobil mühəndisliyindən dronlara robotikaya qədər, plastik dişlilər üçün potensial tətbiqlər son dərəcə müxtəlifdir. Peek kimi yüksək performanslı plastiklər daha yüksək tork, sürət və temperatur aralığına ötürmələrdə plastik dişlilərin istifadəsini genişləndirir. Buna nail olmaq üçün, onlar kiçik, yüngül və daha çox enerjidən səmərəli cihazlarda istifadə edilə bilməsi üçün plastiklərlə hazırlanmalıdırlar. Bu əla xüsusiyyətlər elektrikli nəqliyyat vasitələrində peek dişlilərin tətbiqini təşviq edəcək və metal dişliləri daha da əvəz edəcəkdir. 3D çap bu vəziyyətdə kömək edəcəkdir. Ayrıca yeni tətbiq imkanları açacaqdır. Daha çox hibrid həllərin tətbiqi və soyutma və yağlama kanalları kimi əlavə funksiyaların inteqrasiyası da daha çox seçim gətirir.

Ümumiyyətlə, mürəkkəb çox komponentli injection qəlib texnologiyası, dişli dizayn üçün çox böyük dizayn azadlığı gətirir. Bu, diş cinahında, diş kökü ərazisindəki, metal və ya yüksək vurğulanmış lifli plastiklərin, yük pik və ya yüksək vurğulanmış lifli plastiklərin, yük zirvəsi və s. Effektiv və dəqiq bir istehsal, məsələn, fırlanan qəliblər vasitəsilə. Bundan əlavə, peek əsaslı Smart Material Məhsulları, enerjidən səmərəli və maddi qənaət və əlavələr vasitəsilə xarici sürtkü yağları olmayan triboloji sistemlərinin dizaynını təmin edir.