Porównanie charakterystyk operacyjnych plastikowych druków 3D z nadrukiem zębatym

Grupa naukowców z Uniwersytetu w Belgradzie w Serbii i Słowackiego Uniwersytetu Technicznego w Bratysławie opublikowała artykuł zatytułowany "Wpływ materiału na charakterystykę operacyjną przekładni zębatych czołowych wyprodukowanych przez technologię druku 3D" na ich wysiłki do testowania przekładni zębatych z tworzywa sztucznego z nadrukami 3D na tylnym stanowisku badawczym, w celu zwiększenia wykorzystania technologii w produkcji tych przekładni.

"W tym artykule wpływ rodzaju materiału na działanie charakterystyka przekładni zębatych walcowych czołowych, wyprodukowanych w technologii druku 3D, jest analizowana po eksperymentalnych testach przeprowadzonych na tylnym stanowisku badawczym, w predefiniowanych warunkach laboratoryjnych ", napisali naukowcy.

" Do celów w tym artykule analizowano dwa rodzaje materiałów polimerowych. Początkowe obciążenie w postaci momentu obrotowego, który był wystawiony na koła zębate walcowe, utrzymywało się na stałym poziomie, podczas gdy liczba obrotów na minutę kół zębatych czołowych była zmienna. Plastikowe koła zębate badane w tym eksperymencie pracowały w warunkach bez smarowania. "

Naukowcy przeprowadzili analizę porównawczą, wykorzystując komercyjnie dostępne materiały PLA i ABS, na temat ich wpływu na wydajność operacyjną trójramiennej drukowanej zębatki. Najczęstsze błędy masowe w przekładniach zębatych czołowych wykonanych z metalu to złamania zębów i degradacja powierzchni, takie jak wżery i zacierania, ale naukowcy nie byli do końca pewni, czy tak będzie w przypadku ich plastikowych przekładni z nadrukami 3D.

"W przypadku metalowych przekładni czołowych obciążenie w postaci momentu obrotowego wzrasta na odpowiednich poziomach, a jednocześnie kontroluje proces niszczenia powierzchni bocznych zębów przekładni" - wyjaśniają naukowcy.

"Do celów niniejszego eksperyment, obciążenie w postaci momentu obrotowego jest stałe, to znaczy początkowy moment stałej intensywności ma wartość 20 Nm. Moment obrotowy o takiej intensywności jest niewystarczający, aby spowodować przedwczesne zniszczenie powierzchni i objętości zębów kół zębatych walcowych. Początkowo wychwycony moment obrotowy jest "tracony" podczas procesu zużycia. Ideą tego eksperymentu było oszacowanie intensywności zużycia początkowo wychwyconego ładunku dla dwóch różnych przekładni zębatych o zębach prostych. "

Podczas testowania kół zębatych z tyłu zazwyczaj obejmuje stałą liczbę obrotów silnika elektrycznego, regulator częstotliwości został podłączony do silnika elektrycznego w celu przeprowadzenia tego testu, aby mieć możliwość zmiany obrotu. Badacze przyjęli prędkość obrotowązmiana o 200 obrotów na minutę, która zmieniała się co dziesięć minut podczas eksperymentu, co oznacza, że ​​osiągnęły one maksymalną prędkość 1400 obrotów na minutę po godzinie testowania.

Do najczęściej używanych wskaźników do analizy operacyjnej przekładni zębatych należą temperatury, hałas i wibracje poziomy, a także ilość i kształt produktów zużycia, a badacze wybrali wibracje (przyspieszenie RMS) i temperaturę jako główne wskaźniki dla ich wydruków 3D. Zastosowano kamerę termowizyjną do rejestrowania pola temperatury siatki drukowanych przekładni czołowych 3D, podczas gdy SKF Microlog Analyzer GX zbierał informacje o wibracjach.

"Znając liczbę zębów badanych przekładni zębatych prostych, jak również ich liczba obrotów, zmiana amplitudy poziomu wibracji jest obserwowana w czasie, poprzez odróżnienie piku wynikającego z zazębienia się plastikowych przekładni czołowych ", wyjaśniają naukowcy.

pierwsze pięć minut eksperymentu przy 200 obr / min, prawie nie zaobserwowano żadnych drgań; dodatkowo, w pierwszych dziesięciu minutach z prędkością 200 obr / min, temperatura przekładni PLA była o około 20% wyższa niż w przypadku przekładni ABS. Ostatecznie, trójwymiarowe koła zębate z ABS z nadrukiem 3D wytrzymywały około 30 minut pracy, zanim doszło do uszkodzenia zębów przy 600 obr./min., Podczas gdy trójwymiarowe koła zębate czołowe z nadrukami PLA trwały 90 minut przy 1400 obr / min bez widocznych pęknięć, ale wykazywały "wyraźną powierzchnię styku zębów" Zniszczenie. "

" W przedziale od 5 do 15 minut, wibracje plastikowych przekładni ABS i PLA są odwrotne w porównaniu do ich zachowania termicznego "- napisali naukowcy. "Wibracje przekładni z tworzywa ABS są wyższe (RMS = 0,18 ms-2) niż drgania wykonane z plastiku PLA (RMS = 0,06 ms-2). Zwiększając prędkość obrotową od 300 do 400 obrotów na minutę, wibracja obu par biegów znacząco wzrasta (do RMS = 0,72 ms-2). Po 400 do 500 i 600 obr / min poziom drgań maleje. Po 30 minutach testowania przy 600 obr./min., Tuż przed zerwaniem zęba złamanej przekładni ABS, poziom przyspieszeń RMS wyniósł 0,3 ms-2. Poziom drgań pary plastikowych przekładni PLA zmienia się wraz ze wzrostem prędkości obrotowej i oscyluje wokół 0,25 ms-2. Pod koniec eksperymentu (przy 1400 obr./min) wartości drgań pary plastikowych przekładni PLA zwiększają się do 0,5 ms-2, prawdopodobnie z powodu zniszczenia powierzchni styku zębów koła zębatego. "

Na podstawie ich wyników, naukowcy byli w stanie wywnioskować, że trójwymiarowe przekładnie zębate z przekładnią PLA mają lepsze właściwości eksploatacyjne niż te z ABS.