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Los ingenieros y diseñadores no pueden ver los engranajes de material plástico como engranajes metálicos fundidos en termoplástico. Necesitan centrarse en cuestiones y consideraciones especiales exclusivas de los engranajes de material plástico. De hecho, el estilo de engranaje de plástico requiere atención a los detalles que no tienen ningún efecto sobre los engranajes metálicos, como la acumulación de calor por histéresis.

La diferencia esencial en la filosofía de diseño entre los engranajes de metal y plástico es que el diseño de engranajes de metal se basa en la resistencia de un solo diente, mientras que el diseño de engranajes de plástico reconoce la carga compartida entre los dientes. En pocas palabras, los dientes de plástico se desvían más bajo carga y transmiten la tensión a más dientes. Generalmente, en la mayoría de las aplicaciones, la carga compartida aumenta la capacidad de carga de los engranajes de plástico. Y, en consecuencia, la tensión permitida para un número específico de ciclos hasta la falla aumenta a medida que el tamaño del diente disminuye a un paso de aproximadamente 48. A veces aparece un pequeño aumento por encima de un paso de 48 debido a los efectos del tamaño y varios otros problemas.

En general, el siguiente procedimiento paso a paso generará un excelente engranaje termoplástico:

Determine las condiciones de contorno de la aplicación, como el rango de calor, la carga, la velocidad, el espacio y el entorno.
Examine las propiedades del material a corto plazo para determinar si los niveles de rendimiento iniciales son adecuados para la aplicación.
Revise la retención de la casa a largo plazo del plástico en el entorno especificado para determinar si los niveles de rendimiento se mantendrán durante la vida útil de la pieza.
Calcule las cantidades de tensión causadas por las diversas cargas y velocidades utilizando los datos de residencia física.
Compare los valores calculados con los niveles de presión permitidos, luego rediseñe si es necesario para proporcionar un factor de seguridad suficiente.
Los engranajes de plástico fallan por la mayoría de las mismas razones por las que lo hacen los tipos metálicos, incluido el desgaste, las marcas, el flujo de plástico, las picaduras, las fracturas y la fatiga. La razón de estos fallos también es esencialmente la misma.

Los dientes de un engranaje giratorio cargado están a merced de las tensiones en la parte principal del diente y en la superficie de contacto. Si el engranaje está definitivamente lubricado, la tensión de flexión es el parámetro más crucial. Los engranajes no lubricados, por otro lado, pueden degradarse antes de que falle un diente. Por lo tanto, la tensión de contacto es el elemento principal en el diseño de estos engranajes. Los engranajes de plástico suelen tener un radio de filete completo en la raíz del diente. Por lo tanto, no son tan propensos a las concentraciones de tensión como los engranajes metálicos.

Los datos de tensión de flexión para termoplásticos de ingeniería se basan en ensayos de fatiga que funcionan a velocidades de línea de paso específicas. En consecuencia, se debe utilizar un factor de velocidad en la serie de pasos cuando la velocidad excede la velocidad de prueba. La lubricación continua puede aumentar la tensión permitida en un factor de al menos 1.5. Al igual que con la tensión de flexión, el cálculo de la tensión de contacto superficial requiere una serie de factores de corrección.

Por ejemplo, se usa un aspecto de velocidad cuando la velocidad de la línea de tono excede la velocidad de control. Además, se puede utilizar un factor para tener en cuenta los cambios en las temperaturas de funcionamiento, los componentes del engranaje y el ángulo de presión. El par de bloqueo es definitivamente otro factor en el diseño de engranajes termoplásticos. A menudo, los engranajes están sujetos a un par de bloqueo que es sustancialmente más alto que el estándar. par de carga. Si los engranajes de material plástico se operan a altas velocidades, se vuelven vulnerables al calentamiento por histéresis que puede volverse tan severo que los engranajes se derritan.

Existen varios métodos para reducir este tipo de calentamiento. La forma preferida es disminuir la tensión máxima aumentando la región de la raíz del diente disponible para la transmisión de par obligatoria. Otro enfoque consiste en reducir la tensión en los dientes aumentando el diámetro del aparato.

El uso de materiales más rígidos, un material que exhibe menos histéresis, también puede extender el estilo de vida operativo de los engranajes de material plástico. A Reductor de velocidad Para mejorar la rigidez de un plástico, los niveles de cristalinidad de los plásticos cristalinos como, por ejemplo, el acetal y el nailon, pueden aumentarse mediante técnicas de digestión que aumentan la rigidez del plástico entre un 25 y un 50%.

El enfoque más eficaz para mejorar la rigidez es aplicar rellenos, especialmente fibra de vidrio. La adición de fibras de vidrio aumenta la rigidez entre un 500% y un 1 1,000%. Sin embargo, el uso de rellenos tiene un inconveniente. Los plásticos sin relleno tienen una resistencia a la fatiga en un orden de magnitud mayor que los de los metales; agregar rellenos reduce este beneficio. Por lo tanto, los ingenieros que deseen utilizar rellenos deben tener en cuenta el compromiso entre la vida útil a la fatiga y la acumulación mínima de temperatura.

Los rellenos, sin embargo, proporcionan otra ventaja en la capacidad de los engranajes de material plástico para resistir el fallo de histéresis. Los rellenos pueden aumentar la conductividad del calor. Esto ayuda a eliminar el calor de la región de tensión máxima en la base de los dientes del engranaje y ayuda a disipar las altas temperaturas. La eliminación de calor es el aspecto general controlable adicional que puede mejorar el nivel de resistencia al fallo de histéresis.

El medio circundante, ya sea aire o líquido, tiene una influencia sustancial en los precios de enfriamiento en los engranajes de plástico. Si un fluido, como un baño de aceite esencial, rodea un engranaje en lugar de aire, la transferencia de temperatura del aparato a los aceites suele ser 10 situaciones que la transferencia de calor de un engranaje de plástico al entorno. Agitar el aceite esencial o el aire también mejora la transferencia de calor en un factor de 10. Si el medio de enfriamiento, nuevamente, el entorno o el aceite, se enfría mediante un intercambiador de temperatura o mediante un estilo, la transferencia de calor aumenta aún más.