Normung und Prüfung von Zahnrädern aus Technopolymeren: die Kombination macht den Unterschied
6 März 2023
Der Einsatz von Zahnrädern aus Technopolymeren in Anwendungen, die geringe Belastungen bei geringer Kraftübertragung erfordern, ist dank einer Reihe von Vorteilen, die Kunststoffkomponenten gegenüber Metallkomponenten bieten, gut etabliert, wie z. B.
- Verringerung von Gewicht und Trägheit;
- Lärmminderung;
- Fehlen einer externen Schmierung;
- Chemische Trägheit gegenüber einer Vielzahl von Substanzen, die den Einsatz in chemisch aggressiver Umgebung ermöglicht.
Die aktuelle Herausforderung und Marktnachfrage besteht daher darin, sich stärker auf Kraftübertragungs-Anwendungen mit hohen Belastungen, hohen Zyklenzahlen und hohen Temperaturen zu konzentrieren, welche die eigentlichen Festigkeitsgrenzen von Kunststoffzahnrädern darstellen. Es ist allgemein bekannt, dass die Ursachen für das Versagen von Zahnrädern aus Technopolymeren folgende sind
- Biegebruch der Zähne;
- Verschleiß;
- Thermische Schäden.
Im Gegensatz zu Stahlzahnrädern, bei denen die Auslegung durch Richtlinien in Normen (ISO, DIN, AGM), analytische Methoden, Gleichungen und Literaturdaten konsolidiert ist, ist die Auslegung von Polymerzahnrädern komplexer. Konstrukteure von Zahnrädern sind oft mit einem Mangel an Daten über Kunststoffe konfrontiert, der sie dazu zwingt, die Anwendung zu überdimensionieren.
Übereinstimmung zwischen theoretischen Berechnungen und experimentellen Daten nach Stagnoli
Stagnoli ist Experte für die Entwicklung und Herstellung von Zahnrädern aus Technopolymeren. Da wir die Eigenschaften und das Verhalten dieser Komponenten genau kennen und die neuen technischen Anforderungen verstehen, haben wir in den letzten Jahren entschieden, unsere Produkte durch interne Tests zu zertifizieren, um nützliche Daten über die Haltbarkeit und die Bruchlasten von Zahnrädern aus Technopolymeren zu erhalten.
Das Hauptaugenmerk lag auf dem Verschleiß. Die nachstehende Graphik zeigt den Sehnenabstand (unter Berücksichtigung der Zahnteilung und der Zahndicke) in Abhängigkeit von der Anzahl der Zyklen, die das Zahnrad während der Prüfung durchläuft. Die Abnahme des letzteren ist ein Hinweis auf den Verschleiß des Kunststoffzahnrades.
Wildhaber-Trend in Abhängigkeit von der Anzahl der Zyklen.
Betrachtet man das Gesamtphänomen des Zahnradbruchs, so ist eine weitere Erkenntnis aus der Beobachtung der Versuche, dass der prozentuale Verschleiß der Probe mit der Anzahl der Umdrehungen pro Minute zunimmt. Mit zunehmender Drehzahl spielt das Gewicht der Verschleißkomponente eine größere Rolle als das der Ermüdungsspannungskomponente.
Entwicklung des Verschleißes in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit.
In diesen Jahren befassten sich die meisten Projekte, die uns vorgelegt wurden, mit dem Thema Wucher. Unser Fachwissen war maßgeblich an der Auswahl der Zahngeometrie, der Optimierung und der Strukturanalyse nach VDI2736 beteiligt, die sich mittlerweile zum internationalen Industriestandard für Kunststoffzahnräder entwickelt hat.
Die Kombination der Daten aus der VDI2736-Auslegung mit unseren internen Tests ermöglichte es uns, die Lebensdauer für jeden Zahnradtyp abzuschätzen und eine klare Antwort auf die Machbarkeit der Anwendung zu geben. Mit der Software KissSoft können wir die Verzahnung von Zahnrädern aus Technopolymeren optimieren, indem wir Korrekturen und Anpassungen vornehmen, um die Beschichtung, die Verschleißfestigkeit und den Zahnfuß zu verbessern. Ein einzigartiger Mehrwert unserer Produkte, der für alle Fachleute, die Kunststoffzahnräder in ihrer Arbeit einsetzen wollen, einen echten Unterschied machen kann.
Optimierung der Zahnradgeometrie mit KISSsoft.
Wünschen Sie weitere Informationen über die Festigkeit der Stagnoli-Zahnräder aus Technopolymer? Kontaktieren Sie uns, wir beantworten Ihre Fragen und finden gemeinsam eine Lösung für das Problem mit dem Verschleiß bei Zahnrädern aus Technopolymer.
