齿轮用塑料材料
结晶型塑料通常提供确保可靠齿轮运行的特性,以及精密成型所需的一致收缩率。这些材料包括尼龙6/6、聚缩醛、聚苯硫醚(PPS)、热塑性聚酯、长纤维增强塑料和液晶聚合物(LCP)。
大多数塑料齿轮由尼龙和乙缩醛制成。但是尼龙会吸收水分,从而导致性能和尺寸发生变化。乙缩醛共聚物在很宽的温度范围内提供长期尺寸稳定性以及高疲劳和耐化学性。
热塑性聚酯在尺寸上也比尼龙更稳定。在不使用润滑剂的情况下,尼龙和聚酯在与聚缩醛配合时都能提供良好的润滑性。
液晶聚合物具有高尺寸稳定性和耐化学性,以及低成型收缩率和高精度。迄今为止,它们仅用于轻负载下的小齿轮,例如钟表齿轮。
线性聚苯硫醚具有耐高温和耐化学腐蚀性以及良好的疲劳寿命。它们在高负载零件中工作良好,具有精细的细节。
长纤维增强塑料在大型部件中提供良好的尺寸重复性和收缩一致性。此外,它们的高刚度、抗蠕变性和抗冲击性使其适用于齿轮箱。
非结晶塑料在齿轮应用方面取得的成功有限。ABS仅适用于轻载齿轮。聚碳酸酯通常需要玻璃增强或固体润滑剂如聚四氟乙烯才能获得令人满意的润滑性、耐化学性和疲劳性能。
为什么是塑料?
对于驱动设计人员而言,塑料齿轮具有多种优势,包括设计灵活性、降低噪音以及无需润滑即可运行的能力。其他好处包括更低的成本和重量、更高的效率(提高的准确性)和耐化学性。
设计灵活性。塑料齿轮提供的设计机会是一个主要优势。它们可以模制成难以用金属加工的形状。弹簧和棘爪等其他功能元件可以模制到其中,从而整合零件并降低齿轮减速器的成本、重量和复杂性。
成本。它们以低成本大量模制而成,通常是冲压、机加工或粉末金属齿轮的二分之一到十分之一。它们通常可以直接使用,无需精加工。
重量。塑料本身重量较轻,通常是钢的15%到20%,但塑料齿轮必须更大才能传输相同的功率。
噪音。与金属相比,塑料齿轮运行起来要安静得多。根据应用,它们的声级与金属齿轮的声级相比质量高一或两个AGMA数字。塑料齿轮齿变形,补偿产生噪音的齿轮未对准和齿误差,并且材料吸收否则会导致运行噪音的冲击。
效率。低摩擦系数意味着更少的马力浪费在热量上。塑料齿轮也适用于高效设计,例如分路行星驱动。
润滑。固有的润滑性和耐化学性意味着塑料齿轮可以根据特定应用的需要在润滑或不润滑的情况下使用。
准确性。凭借一致的材料质量和准确的成型过程控制,塑料齿轮可以实现高精度——最高可达AGMA质量10。
耐用性。耐化学性和耐腐蚀性通常超过金属齿轮,尤其是在潮湿应用中。