పీక్ లోహాన్ని భర్తీ చేస్తుంది మరియు మొదట దీనిని మెర్సిడెస్ బెంజ్ గేర్‌బాక్స్ గేర్‌లలో ఉపయోగిస్తారు

పీక్ లోహాన్ని భర్తీ చేస్తుంది మరియు మొదట దీనిని మెర్సిడెస్ బెంజ్ గేర్‌బాక్స్ గేర్‌లలో ఉపయోగిస్తారు

పాలిథెరెథెర్కెటాన్ (PEEK) వంటి అధిక-పనితీరు గల ప్లాస్టిక్‌లు గేర్ మెరుగుదల కోసం చాలా ఉపయోగకరమైన అవకాశాలను అందిస్తాయి. మెర్సిడెస్ బెంజ్ గేర్‌బాక్స్‌లలో మొదటిసారి పీక్ గేర్‌లను ఉపయోగిస్తారు.

మెర్సిడెస్ బెంజ్ ట్రాన్స్మిషన్లలో ఉపయోగించిన మొదటి ప్లాస్టిక్ గేర్లు వెస్టకీప్ 5000 గ్రాములతో తయారు చేసిన మాస్ బ్యాలెన్సర్ గేర్లు. ఇది గతంలో ఉపయోగించిన మెటల్ గేర్‌ను భర్తీ చేస్తుంది

ప్లాస్టిక్ గేర్లు క్రమంగా సాంప్రదాయ మెటల్ గేర్‌లను అనేక సాంకేతిక అనువర్తనాలలో భర్తీ చేస్తాయి ఎందుకంటే అవి తేలికైనవి, నిశ్శబ్దంగా ఉంటాయి, మంచి పొడి-నడుస్తున్న లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి, తక్కువ ఘర్షణ మరియు దుస్తులు కలిగి ఉంటాయి మరియు సమర్థవంతంగా తయారు చేయబడతాయి. పాలిథెరెథెర్కెటాన్ (PEEK) వంటి అధిక-పనితీరు గల ప్లాస్టిక్‌లతో తయారైన ఉత్పత్తులు సాధారణంగా ఇంజనీరింగ్ ప్లాస్టిక్‌లతో చేసిన గేర్‌ల కంటే యాంత్రికంగా, ఉష్ణ మరియు రసాయనికంగా మరింత స్థిరంగా ఉంటాయి మరియు తద్వారా విస్తరించిన లోడ్ పరిమితి విలువలను ప్రారంభిస్తాయి. దీనికి ఒక ముఖ్యమైన అవసరం, ప్లాస్టిక్ రకానికి అనుగుణ్యత అంచనా మరియు తగిన భాగం రూపకల్పన.

ఘర్షణ ఒత్తిడికి లోబడి ఉన్న భాగాల ఉత్పత్తి కోసం అధిక-పనితీరు గల ప్లాస్టిక్‌ల అభివృద్ధి కోసం 2018 లో, జర్మనీలోని డార్మ్‌స్టాడ్‌లో ఒక సామర్థ్య కేంద్రం స్థాపించబడింది, అవి: పీక్, పాలిమైడ్ 12 (పిఎ 12) మరియు పాలిమైడ్ (పిఐ). పిన్-ఆన్-డిస్క్ మరియు బాల్-ఆన్-డిస్క్ పరీక్షలు (మినీ ట్రాక్టర్ల ద్వారా) వంటి సాంప్రదాయిక పద్ధతులతో పాటు, వారు కొత్త రకం పరీక్ష రిగ్‌ను వ్యవస్థాపించారు (Fig. 1).

మూర్తి 1: జర్మనీలోని డార్మ్‌స్టాడ్‌లోని ట్రిబాలజీ కాంపిటెన్స్ సెంటర్ ప్లాస్టిక్ గేర్‌లను పరీక్షించడానికి గేర్ టెస్ట్ రిగ్‌ను ఇన్‌స్టాల్ చేసింది: ఇది భాగం-నిర్దిష్ట లక్షణ విలువలను నిర్ణయించడం ద్వారా గేర్ డిజైన్‌ను అనుమతిస్తుంది

ప్లాస్టిక్ గేర్‌ల మూల్యాంకనం కోసం టెస్ట్ బెంచ్

గేర్‌ల యొక్క ఘర్షణ మరియు దుస్తులు ప్రవర్తన సంక్లిష్టంగా ఉంటుంది మరియు స్టీల్ పినియన్ మరియు ఆపరేషన్ సమయంలో పర్యావరణ పరిస్థితులతో సంబంధంలో ఉన్న నిర్దిష్ట స్థానిక ఒత్తిళ్లపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఈ రోజు వరకు, పిన్-ఆన్-డిస్క్ పరీక్షలు లేదా ప్రామాణిక నమూనాలపై స్టాటిక్ మరియు డైనమిక్ యాంత్రిక పరీక్షల యొక్క సాంప్రదాయ కలయికలు గేర్‌ల యొక్క ప్రత్యేక మెషింగ్ పరిస్థితుల కారణంగా ఆపరేషన్లో ప్లాస్టిక్ గేర్‌ల ప్రవర్తనను తగినంతగా అంచనా వేయలేకపోయాయి. బదులుగా, డిజైన్ కోసం కాంపోనెంట్-స్పెసిఫిక్ లక్షణ విలువలను కొత్త గేర్ టెస్ట్ రిగ్‌లో కాంపోనెంట్ పరీక్షలలో ప్లాస్టిక్ గేర్‌లపై నిర్ణయించవచ్చు. డైనమిక్ ఘర్షణ మరియు యాంత్రిక ప్రత్యామ్నాయ లోడ్లు మెటల్ నడిచే పినియన్ ద్వారా ప్లాస్టిక్ గేర్ దంతాలకు నిర్వచించిన టార్క్ లోడ్, వేగం మరియు ఉష్ణోగ్రత పరిస్థితులలో వర్తించబడతాయి. ప్లాస్టిక్ గేర్లను ఆయిల్ లేదా గ్రీజు మొదలైన వాటితో సరళతతో పోల్చవచ్చు.



దంతాల లోడ్ సామర్థ్యాన్ని నిర్ణయించడానికి మరియు వేర్వేరు లోడ్ సెట్ల గుణకం ధరించడానికి జర్మన్ VDI 2736-4 ప్రమాణం ("థర్మోప్లాస్టిక్ గేర్లు: గేర్ లోడ్ సామర్థ్య లక్షణాల నిర్ధారణ") ప్రకారం పరీక్ష జరుగుతుంది. డిజైన్లను ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి వినియోగదారులకు సహాయపడటానికి ఈ ఫలితాలను ప్రొఫెషనల్ గేర్ డిజైన్ అనుకరణ ప్రోగ్రామ్‌లలో ముడి డేటాగా ఉపయోగిస్తారు. పార్శ్వ దుస్తులు లేదా దంతాల రూట్ ఫ్రాక్చర్ కారణంగా గేర్ విఫలమయ్యే వరకు పరీక్ష సాధారణంగా కొనసాగుతుంది. దంతాల మూల ఉష్ణోగ్రత అది తట్టుకోగల లోడ్ వైవిధ్యాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది, కాబట్టి దీనిని ఇప్పటికే ఉన్న పరీక్ష స్టాండ్లలో పరారుణ (IR) సెన్సార్లతో కొలవవచ్చు మరియు నియంత్రించవచ్చు.

మెకానికల్ లక్షణాలు మరియు పీక్ యొక్క రసాయన నిరోధకత

గేర్‌ల కోసం అధిక-పనితీరు గల పాలిమర్‌లను అభివృద్ధి చేసేటప్పుడు, విభిన్న యాంత్రిక, ఉష్ణ మరియు ట్రిబ్రోలాజికల్ అవసరాలు వీలైనంతవరకు వీలైనంతవరకు సమన్వయం చేయాలి. కొన్ని పదార్థ మార్పులు గేర్ పనితీరును ప్రతికూలంగా ప్రభావితం చేస్తాయి. ఉదాహరణకు, యాంటీ-వేర్ లక్షణాలను మెరుగుపరచడానికి లేదా ఘర్షణను తగ్గించడానికి కొన్నిసార్లు ఉపయోగించే సంకలితాలు ఒక గేర్ యొక్క డైనమిక్ యాంత్రిక ప్రవర్తనను ప్రతికూలంగా ప్రభావితం చేస్తాయి (కణ లక్షణాలు మరియు ప్లాస్టిక్ మాతృకకు దాని సంశ్లేషణను బట్టి) అవి లోపాలు లేదా పగుళ్లు అవకాశాల మూలంగా మారితే అవి అవకాశం ).

పాలియోక్సిమీథైలీన్ (POM), PA6 మరియు PA66 వంటి ఇంజనీరింగ్ ప్లాస్టిక్‌లతో పోలిస్తే, అధిక-పనితీరు గల ప్లాస్టిక్ పీక్ గేర్ పదార్థంగా ఉపయోగించినప్పుడు చాలా ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది. ముఖ్యంగా, ఇది అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద అధిక లోడ్లను కూడా బదిలీ చేస్తుంది. దాని అతితక్కువ నీటి శోషణ మరియు తక్కువ సంకోచం మరియు పోస్ట్-ష్రినేజ్ కారణంగా, అచ్చుపోసిన భాగాలు డైమెన్షనల్ స్థిరంగా ఉంటాయి మరియు థర్మోప్లాస్టిక్ పదార్థాల పరమాణు నిర్మాణం ఆధారంగా, ఇది చాలా రసాయనికంగా నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది. మోటారు ఆయిల్ లేదా ట్రాన్స్మిషన్ ద్రవంతో గేర్లు సరళత ఉన్నప్పుడు ఈ లక్షణాలు చాలా ముఖ్యమైనవి, ఇది అనేక ప్లాస్టిక్‌లకు తినివేయు వాతావరణం.

చమురులో నిల్వ మారదు

గేర్ ఆయిల్‌లో పూర్తి కాంటాక్ట్ స్టోరేజ్ తర్వాత పొడిగింపు రేటును ఉదాహరణగా (మూర్తి 2), పీక్ (బ్రాండ్: ఎవోనిక్ వెస్టకీప్ 4000 గ్రా) పాలీఫ్తాలమైడ్ (పిపిఎ, బ్రాండ్: వెస్టామిడ్ హెచ్‌టిప్లస్, మరింత మన్నికైన మోడల్‌ను గెలుచుకోండి) మంచిదని మనం చూడవచ్చు. అధిక ఉష్ణోగ్రత స్థిరత్వంతో పాక్షికంగా సుగంధ పాలిమైడ్. పీక్ యొక్క దిగుబడి వద్ద పొడిగింపు మారలేదు, కాని పిపిఎ విరామంలో పొడిగింపు 500 గంటలు నిల్వ చేసిన తర్వాత గణనీయంగా తగ్గింది. పీక్ యొక్క పెళుసైన లక్షణాలు దిగుబడి వద్ద ఉన్న పొడిగింపులో ప్రతిబింబిస్తాయి, అయితే దిగుబడి వద్ద పొడిగింపు లేకపోవడం వల్ల పిపిఎ విరామంలో పొడిగింపులో ప్రతిబింబిస్తుంది. అదనపు ప్రభావ బలం పరీక్షలు దాని యాంత్రిక పెంపకం ప్రవర్తనను మరింత ప్రదర్శిస్తాయి.

మూర్తి 2: 150 ° C వద్ద గేర్ ఆయిల్‌లో పూర్తి కాంటాక్ట్ స్టోరేజ్ తర్వాత పిపిఎ యొక్క పీక్ మరియు బ్రేక్ పొడిగింపు యొక్క పొడిగింపు: పిపిఎ యొక్క పొడిగింపు తక్కువ సమయంలో గణనీయంగా తగ్గుతుంది, అయితే పీక్ రేట్ యొక్క పొడిగింపు అలాగే ఉంటుంది.

ఇతర ఇంజనీరింగ్ ప్లాస్టిక్‌లతో పోలిస్తే, పీక్ యొక్క అత్యంత అధిక యాంత్రిక మరియు ఉష్ణ స్థిరత్వం గేర్ అనువర్తనాల్లో ఇది సక్స్‌ఫుల్ చేసింది. వివరించిన పరీక్ష రిగ్ (Fig. 3) ఉపయోగించి వరుసగా 80 ° C మరియు 130 ° C వద్ద పొడి మరియు చమురు-సరళత పరిస్థితులలో అధిక పరమాణు బరువు సాగే పీక్ తో చేసిన గేర్‌లను పరీక్షించడం ద్వారా ఇది వివరించబడింది. ప్లాస్టిక్ గేర్ 650RPM వద్ద ఒక నిర్దిష్ట ఉపరితల కాఠిన్యం మరియు కరుకుదనం కలిగిన పినియన్ ద్వారా నడపబడుతుంది. ఫలితం ఏమిటంటే, చమురు-సరళమైన పీక్ చాలా సుదీర్ఘ సేవా జీవితంలో చాలా ఎక్కువ లోడ్లను ప్రసారం చేస్తుంది. పొడి-నడుస్తున్న పరిస్థితులలో, గేర్లు సాధారణంగా పార్శ్వ దుస్తులు కారణంగా విఫలమవుతాయి, అయితే చమురు-సరళత పరిస్థితులలో, అలసట-ప్రేరిత రూట్ ఫ్రాక్చర్ కారణంగా గేర్లు సాధారణంగా విఫలమవుతాయి.

మూర్తి 3: వెస్టకీప్ 5000 గ్రాతో తయారు చేసిన గేర్‌ల యాంత్రిక పరీక్ష: చమురు-కందెన పీక్ గేర్లు బహుళ చక్రాలపై అధిక లోడ్లను ప్రసారం చేస్తాయి

పీక్ తో ఘర్షణను తగ్గించండి

PEEK యొక్క అదనపు ప్రయోజనాలు అద్భుతమైన ట్రిబాలజికల్ మరియు దుస్తులు లక్షణాలు, ముఖ్యంగా తక్కువ దుస్తులు మరియు ఘర్షణ గుణకం. తరువాతి పొడి లేదా సరళతతో నడుస్తున్నప్పటికీ శక్తి పొదుపులను నిర్ధారిస్తుంది. ఇది మరొక ప్రయోగంలో నిర్ధారించబడింది (Fig. 4). 23 ° C మరియు 130 ° C వద్ద ఇంజిన్ ఆయిల్‌లో బాల్-ఆన్-డిస్క్ పరీక్షలలో స్టీల్-స్టీల్ మరియు పీక్-స్టీల్ కాంబినేషన్స్ యొక్క ఘర్షణ గుణకాలు 9.5 మిమీ వ్యాసార్థంతో స్టీల్ బంతిని దాటడం ద్వారా మరియు స్టీల్ డిస్క్ మరియు ఒక పీక్ సర్కిల్ డిస్క్ అధ్యయనం. ప్రయోగం సమయంలో, స్టీల్ బంతిని 30n తో లోడ్ చేసి, స్లైడ్-రోల్ నిష్పత్తితో 25%, దీనిని రెండు పదార్థాల కలయికల యొక్క స్లైడ్-రోల్ కదలికను పరీక్షించడానికి ఉపయోగించవచ్చు.

Fig. 4: మోటారు నూనెలలో స్టీల్-స్టీల్ మరియు పీక్-స్టీల్ కాంబినేషన్ యొక్క ఘర్షణ గుణకాలు: అధిక-పనితీరు గల ప్లాస్టిక్ వెస్టకీప్ 5000 గ్రాను ఉపయోగించడంతో గుణకాలు గణనీయంగా తక్కువగా ఉంటాయి

చమురు-సరళమైన వ్యవస్థలలో పీక్-స్టీల్ కాంబినేషన్ల వాడకం చాలా శక్తి-సమర్థవంతమైన పరిష్కారాలను ప్రారంభిస్తుందని స్ట్రిబెక్ కర్వ్ అని పిలవబడేది చూపిస్తుంది. స్టీల్-స్టీల్ కలయిక యొక్క ఘర్షణ యొక్క గుణకం అసలు 4-7 రెట్లు పెరిగింది. పీక్ యొక్క విస్కోలాస్టిక్ ప్రవర్తన మరియు కాంటాక్ట్ ఉపరితలాల మధ్య తక్కువ హెర్ట్జియన్ ఒత్తిడి ద్వారా దీనిని వివరించవచ్చు.

విస్కోలాస్టిక్ ప్రవర్తన మరియు పీక్ యొక్క మంచి డంపింగ్ ప్రభావం కూడా దాని ఆహ్లాదకరమైన శబ్దం లక్షణాలకు కారణాలు. అంతర్గత దహన ఇంజిన్ శబ్దం యొక్క తొలగింపుతో, నిశ్శబ్ద ప్రసారాలు మరింత ముఖ్యమైనవిగా మారుతున్నాయి, ముఖ్యంగా ఎలక్ట్రిక్ వాహనాల కోసం. గ్రీజు-కందెన హెలికల్ గేర్ యూనిట్లలో, పీక్-స్టీల్ కలయిక వాయుమార్గాన శబ్దాన్ని గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది, కొన్ని సందర్భాల్లో 10 డిబి కంటే ఎక్కువ (Fig. 5). జర్మనీలోని రుహ్ర్-యూనివర్శిటీ బోచుమ్‌లోని మెకానికల్ ఇంజనీరింగ్ ఫ్యాకల్టీ వద్ద పారిశ్రామిక మరియు ఆటోమోటివ్ డ్రైవ్ టెక్నాలజీ కోఆపరేషన్ ప్లాట్‌ఫామ్ (ఐఎఫ్‌ఎ) వద్ద ఈ కొలతలు జరిగాయి.

మూర్తి 5: 3000 ఆర్‌పిఎమ్ వద్ద హెలికల్ గేర్ యూనిట్‌లో గ్రీజు-సరళమైన పీక్-స్టీల్ మరియు స్టీల్-స్టీల్ కాంబినేషన్ యొక్క వాయుమార్గాన శబ్దం కొలతలు: పీక్ ఉపయోగించడం ద్వారా, శబ్దం స్థాయిని కొన్ని సందర్భాల్లో 10 డిబి కంటే ఎక్కువ తగ్గించారు

మెర్సిడెస్ బెంజ్: లోహానికి బదులుగా ప్లాస్టిక్

పైన వివరించిన ప్రయోజనాలు మెర్సిడెస్ బెంజ్ (హెడర్ ఇమేజ్) నుండి మాస్ బ్యాలెన్సర్ ట్రాన్స్మిషన్లలో పీక్ గేర్ల సిరీస్ అనువర్తనాన్ని అనుమతిస్తాయి. గతంలో అంకితమైన మెటల్ గేర్‌లను భర్తీ చేస్తూ ఈ సవాలు ఇంజిన్ అనువర్తనంలో ఉపయోగించిన మొట్టమొదటి పీక్ ప్లాస్టిక్ గేర్ ఇది. తయారీ భాగస్వాముల ద్వారా పరీక్షలు మరియు మూల్యాంకనాల వరుస తరువాత, ఈ కఠినమైన వాతావరణంలో PEEK ఉపయోగం కోసం సిద్ధంగా ఉంది. గేర్‌లను ఇంజెక్షన్ మోల్డింగ్ ద్వారా తయారు చేస్తారు, ఇది ఖర్చుతో కూడుకున్నది మరియు ఖచ్చితమైనది మరియు గతంలో లోహం మాదిరిగానే విస్తృతమైన పోస్ట్-ప్రాసెసింగ్ అవసరం లేదు. అదనంగా, డ్రైవింగ్ సమయంలో జడత్వం యొక్క తక్కువ ద్రవ్యరాశి క్షణం శక్తిని ఆదా చేస్తుంది మరియు సున్నితమైన పరుగు మరియు తక్కువ-శబ్దం ప్రవర్తనను అనుమతిస్తుంది.

సారాంశం మరియు దృక్పథం

సాంప్రదాయ ఆటోమోటివ్ ఇంజనీరింగ్ నుండి రోబోటిక్స్ వరకు డ్రోన్ల వరకు, ప్లాస్టిక్ గేర్‌ల కోసం సంభావ్య అనువర్తనాలు చాలా వైవిధ్యమైనవి. PEEK వంటి అధిక-పనితీరు గల ప్లాస్టిక్‌లు ప్రసారాలలో ప్లాస్టిక్ గేర్‌ల వాడకాన్ని అధిక టార్క్, వేగం మరియు ఉష్ణోగ్రత పరిధులకు విస్తరిస్తాయి. దీన్ని సాధించడానికి, వాటిని ప్లాస్టిక్‌లను దృష్టిలో ఉంచుకుని రూపొందించాలి, తద్వారా వాటిని చిన్న, తేలికైన మరియు మరింత శక్తి-సమర్థవంతమైన పరికరాల్లో ఉపయోగించవచ్చు. ఈ అద్భుతమైన లక్షణాలు ఎలక్ట్రిక్ వాహనాల్లో పీక్ గేర్‌ల అనువర్తనాన్ని ప్రోత్సహిస్తాయి మరియు మెటల్ గేర్‌లను మరింత భర్తీ చేస్తాయి. ఈ సందర్భంలో 3 డి ప్రింటింగ్ సహాయపడుతుంది. ఇది కొత్త అప్లికేషన్ అవకాశాలను కూడా తెరుస్తుంది. మరింత హైబ్రిడ్ పరిష్కారాల అనువర్తనం మరియు శీతలీకరణ మరియు సరళత ఛానెల్స్ వంటి అదనపు ఫంక్షన్ల ఏకీకరణ కూడా మరిన్ని ఎంపికలను తెస్తుంది.

మొత్తం మీద, సంక్లిష్టమైన బహుళ-భాగాల ఇంజెక్షన్ అచ్చు సాంకేతికత గేర్ రూపకల్పనకు అపారమైన డిజైన్ స్వేచ్ఛను తెస్తుంది. ఇది దంతాల పార్శ్వ ప్రాంతంలో దుస్తులు-ఆప్టిమైజ్ చేసిన ప్లాస్టిక్‌లతో తయారు చేసిన ఉత్పత్తులను, టూత్ రూట్ ఏరియాలో కాఠిన్యం-మార్పు చేసిన ప్లాస్టిక్‌లు, లోహం లేదా లోడ్ శిఖరం చుట్టూ ఉన్న ప్రాంతంలో అధిక ఒత్తిడితో కూడిన ఫైబర్-రీన్ఫోర్స్డ్ ప్లాస్టిక్‌లను ఉపయోగించడం సాధ్యపడుతుంది. అవి ఖర్చును ప్రారంభిస్తాయి. -ఆసెర్చ్ మరియు ఖచ్చితమైన ఉత్పత్తి, ఉదా. రోటరీ అచ్చుల ద్వారా. అదనంగా, PEEK- ఆధారిత స్మార్ట్ మెటీరియల్ ఉత్పత్తులు శక్తి-సమర్థవంతమైన మరియు పదార్థ-పొదుపు పద్ధతిలో (ఉపబల మరియు సంకలనాల ద్వారా) బాహ్య కందెనలు లేకుండా ట్రిబ్రోలాజికల్ సిస్టమ్స్ రూపకల్పనను ప్రారంభిస్తాయి.