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碳纖改性尼龍讓齒輪更“有勁更有靜”
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發(fā)表時間：2022-12-30 14:40:14
碳纖讓齒輪更“有勁更有靜”：
動力齒輪常見失效原因：
動力齒輪常見失效原因：
其中“動力傳送”一般是在高載荷或低速情況下運轉(zhuǎn)，過程中會產(chǎn)生較大的扭矩，失效的原因一般有以下三種：
1) 齒輪過載而變形，甚至斷裂
2) 齒輪磨損而變薄，從而影響動力
3) 齒輪過熱而變形
因此，這一類齒輪材料就需要有低磨耗，較高的機械強度，耐蠕變和疲勞以及耐溫特性。 
3
動力齒輪選材
齒輪設(shè)計是個系統(tǒng)的工程，除在結(jié)構(gòu)設(shè)計上需要注意嚙合形式、齒數(shù)、軸心距等以外，材料的選擇也至關(guān)重要。常見動力齒輪選材是金屬，金屬高強度、尺寸精密、耐高溫。但金屬齒輪也有其無法克服的缺點：噪音大，需要繁瑣的外潤滑處理，加工效率低。
塑料齒輪沒有金屬齒輪的絕對高強度，卻具有許多金屬齒輪所沒有的優(yōu)點。與金屬齒輪相比，塑料齒輪重量更輕、慣性更小、運轉(zhuǎn)時噪音更低，成本更低，通過注塑加工生產(chǎn)出的塑料齒輪比金屬齒輪具有更高的設(shè)計自由度和加工效率。
塑料齒輪沒有金屬齒輪的絕對高強度，卻具有許多金屬齒輪所沒有的優(yōu)點。與金屬齒輪相比，塑料齒輪重量更輕、慣性更小、運轉(zhuǎn)時噪音更低，成本更低，通過注塑加工生產(chǎn)出的塑料齒輪比金屬齒輪具有更高的設(shè)計自由度和加工效率。
塑料齒輪首選材料有聚甲醛以及尼龍材料。聚甲醛具有良好的自潤滑性，但本身強度對其適用范圍依然有一定的限制，對于動力型齒輪，依然無法滿足其高強的負載。因此，實現(xiàn)動力型齒輪以塑代鋼的重任落在的尼龍材料上。碳纖增強尼龍材料是近年來研發(fā)的熱點，用于動力齒輪更加具有其他材料無法比擬的優(yōu)勢。
碳纖尼龍做動力齒輪的三大優(yōu)勢
1
機械強度高，承載負荷能力強
優(yōu)質(zhì)的結(jié)構(gòu)材料具有較高的比強度，比強度越高表明達到相應(yīng)強度所用的材料質(zhì)量越輕。碳纖增強材料尼龍材料A4C01及A4C01，比強度高于常用金屬，最大程度的滿足動力齒輪對材料剛性的要求。
2
良好耐溫性，運轉(zhuǎn)不變形
齒輪在運轉(zhuǎn)過程中，部分機械性能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使得齒輪產(chǎn)生發(fā)熱。因此，要求在齒輪運轉(zhuǎn)過程中不能夠因為發(fā)熱而發(fā)生形變。線性膨脹系數(shù)是衡量材料在受熱過程中發(fā)生形變的程度，對于齒輪材料線性膨脹系數(shù)越小越好。A4C01線性膨脹系數(shù)大大低于POM以及純PA材料，與金屬鋁已經(jīng)非常接近。
3
高自潤滑性能
碳纖維增強尼龍 A4C01的主要成分中添加小分子潤滑劑，使的齒輪相互摩擦運動中，能夠不借助外添加潤滑劑的形式，而在對偶材料表面自動形成轉(zhuǎn)移膜，使摩擦發(fā)生在轉(zhuǎn)移膜內(nèi)部，從而減少摩擦，從而使齒輪運轉(zhuǎn)噪音降低，讓齒輪有勁的同時更有“靜”。
5
碳纖尼龍的運用案例
案例一：
工業(yè)用化工喂料機傳動齒輪原用金屬鋁合金以及尼龍材料，現(xiàn)用碳纖增強尼龍加以以替代。原來 尼龍材料齒輪一周更換三次，而使用A4C04材料制造的齒輪后，三個月才需要更換一次。此外，A4C01材料制備的高強度齒輪，替代原有的金屬齒輪，大大提高的生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。
案例二：
碳纖增強尼龍齒輪替代鋁合金齒輪作為榨汁機傳動機械部件，是塑料齒輪替代金屬的另一個成功運用。傳統(tǒng)金屬齒輪在潮濕酸性環(huán)境下易被腐蝕且運轉(zhuǎn)時輪噪音大，大大影響了榨汁機的使用壽命和使用效果。改用尼龍增強齒輪后，不僅提高了材料的耐腐蝕性，還由于材料的自潤滑性，降低了使用過程產(chǎn)生的噪音。
6
結(jié)語
齒輪是工業(yè)設(shè)計中比較重要的零部件，齒輪的設(shè)計革新需要相對應(yīng)的材料更新與之相匹配。工程塑料齒輪的發(fā)展也在不斷的進步，實現(xiàn)“有勁”與“有靜”的共同提升，才能真正獲得市場的認可。
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