Качество зубчатых колес на основе волокнистых полимерных композиционных материалов

Abstract

Зубчатые колеса являются основным элементом зубчатой передачи. Зубчатые передачи и механизмы, широко распространенные в машиностроении. Появление новых композиционных материалов дает толчок к повышению их точности, нагрузочной способности зубчатых передач и снижению массы. Анализ литературы выявил только отдельные исследования в этой области, посвященные стабилизации размеров ЗК в результате добавления в пластические массы волокон стеклопластика при этом снижается деформации после удаления формы. Большое внимание в процессе изготовления зубчатых колес должно уделяться качеству и точности выпускаемой продукции, ее соответствию требуемым техническим стандартам. Целью настоящей работы является оценка показателей качества зубчатых колес (ЗК) изготовленных с применением волокнистых полимерных композиционных материалов (ВПКМ). Результаты были получены при помощи измерений зубчатых колес специальными зубоизмерительными приборами. Зубчатые колеса из ВПКМ, позволяют решить задачу обеспечения геометрической точности при формовке и обеспечить возможность финишной обработки в случае получения колес высокой степени точности. В работе показано, что степень точности ЗК, выполненных из углепластика, находится на уровне ЗК из других неметаллических материалов, при применении процесса формовки, однако только у углепластиковых ЗК есть большой резерв повышения точности за счет применения финишных методов обработки и оптимизации схем уклады волокон, которые неприменимы для других неметаллических материалов.

The wheel gears are the primary element in the gear. Gears and mechanisms are widespread in manufacturing engineering. The occurrence of new composite materials gives rise to increase accuracy, load capacity and reduce weight of gears. Literature review revealed only individual studies on the stabilization of the size of the wheel gears through adding in plastics fiberglass, thus reducing the strain after removing the mold. Much attention in the manufacturing process of gears should be given to the quality and accuracy of the parts in accordance with the standards. The aim of this paper is to assess the quality rating of fiber reinforced plastic (FRP) wheel gears. Results were obtained by measuring gears with special gear-measuring devices. Usage of FRP in the manufacture process of wheel gears production solves the task of ensuring geometrical accuracy during molding, and enable finishing wheels in the case of a high degree of accuracy. It was established that the degree of accuracy of FRP wheel gears, is comparable with one for other non-metallic materials after forming process, but only FRP wheel gears has a large reserve for increasing accuracy through the use of mechanical polishing and optimization of fiber lay up schemes, which are inapplicable for other nonmetallic materials.