Проектирование пластиковых зубчатых колес

В последние десятилетия в зубчатых передачах стали применять пластиковые зубчатые колеса. Их основными преимуществами являются низкий уровень шума, отсутствие вибрации, коррозионная стойкость, низкий коэффициент трения, компактность, легкость и минимальные затраты при производстве.

Несмотря на распространенность, само проектирование пластиковых зубчатых колес является очень трудной задачей. В этой области не существует международного стандартна для анализа прочности. Единственный метод, которое было публично принят это немецкое руководство VDI 2545.

Сложности при проектировании вызваны учётом температуры при взаимодействии, подвод/отвод смазки, определением свойств материала. При создании геометрии очень важно определить размеры и их оптимизировать, рассчитать прочность боковой поверхности, ножки и износ в течении заданного срока службы.

Свойства пластика могут варьироваться в широком диапазоне, особенно это часто сравнивают со сталью. Сегодня доступно выбрать оптимальный материал для конкретной задачи, основываясь на следующих свойствах: прочность, износостойкость, жесткость, демпфирование и производимый шум.

Как и со стальными колесами, для пластиковых колес (для прочности ножки и боковой поверхности) важным является зависимость от числа циклов. Для пластиковых колес параметры определяются от температуры и типа смазки (масло, консистентная смазка или без смазки). Если для стали необходимо одно значение для определения прочности, то для пластика необходимо несколько SN кривых

Уже на протяжении продолжительного времени, в решениях компании KISSsoft реализован данный метод расчета, в базе данных содержится информация механических свойствах материала (PA12, PA66, POM и т.д.), SN кривые, возможность проводить модификацию профиля и учет износа поверхности. В программном обеспечении уже есть пример со всеми данными для проектирования пластиковых зубчатых колес и ниже приведен один из результатов моделирования. Отмечу, что методики, стандарты постоянно меняются и совершенствуются и сейчас уже доступен расчет и по VDI 2545:1981 и по VDI 2736:2013.

Результат моделирования