Pavaros yra esminiai jėgos perdavimo elementai, kurie nustato visų varomų mašinos komponentų sukimo momentą, greitį ir sukimosi kryptį. Norint pasiekti laukiamą pavarų dalių našumą, ilgaamžiškumą ir patikimumą, labai svarbu parinkti tinkamas pavaros medžiagas. Pavarų laikomoji galia dažnai reikalauja kietų medžiagų, kurias sunku apdirbti, o didelis tikslumas yra palankus medžiagoms, kurias lengva apdirbti, nors jų stiprumo ir kietumo lygiai gali būti žemesni.
Atsižvelgiant į pramoninį pritaikymą, daugelis pavarų gaminamos naudojant skirtingas medžiagas ir skirtingas veikimo specifikacijas. Šios pavaros turi įvairių galių, dydžių ir greičio koeficientų, tačiau pagrindinė funkcija yra paversti pagrindinio variklio įvestį į išėjimą, turintį didelį sukimo momentą ir mažus sūkius. Pavarų serijos gali būti naudojamos beveik visose pramonės šakose - nuo žemės ūkio iki aviacijos. Pasirinkta medžiaga turės įtakos guolio galiai, stiprumui, atsparumui įdubimams, pavaros tarnavimo laikui ir kainai.
Pavarų Medžiagų Klasifikacija
Krumpliaračiai gali būti gaminami iš įvairių medžiagų, įskaitant įvairių rūšių plieną, bronzą, ketų, žalvarį, kaliojo ketaus, aliuminį, metalo miltelius ir plastiką. Pavarų medžiagas iš pradžių galima suskirstyti į dvi pagrindines kategorijas: metalines ir nemetalines. Daugybė skirtingų medžiagų gali patenkinti šiuos pagrindinius elementus. Pavarų medžiagos gali būti nuo medienos iki dabartinių sintetinių medžiagų, įskaitant juoduosius metalus, spalvotuosius metalus, metalo miltelius ir plastiką. Buvo atrasti net senoviniai įrankiai, pagaminti iš akmens.
Metalinės Medžiagos
Metalinės medžiagos skirstomos į dvi kategorijas: juodieji metalai, įskaitant plieną; ir spalvotieji metalai, tokie kaip bronzos ir aliuminio lydiniai.
Plienas
Tarp visų medžiagų plienas yra įprasta medžiaga ir idealas pavarų gamyboje. Tai sėkmingas didelio stiprumo ir svorio santykio, didelio atsparumo dilimui, gebėjimo pagerinti fizines savybes termiškai apdorojant ir konkurencingos kainos derinys. Didžioji dauguma jėgos perdavimo pavarų bus pagamintos iš plieno. Plienui būdingi ne tik privalumai, atsparumas smūgiams, bet ir terminis arba cheminis terminis apdorojimas, siekiant pagerinti jo mechanines savybes ir dantų paviršiaus kietumą, todėl jis labiausiai tinka įrankių gamybai.
- Anglinis plienas: Dėl savo stiprumo ir ilgaamžiškumo anglinis plienas yra įprasta pavarų dėžių medžiaga.
- Kaltinis plienas: Paprastai naudojamas kalimo plieno gamybos įrankis, dažniausiai anglies plieno arba legiruotojo plieno (0,15 ~ 0,6%) pagrindu. Kaltas plienas gaminamas kalimo būdu, kuris padidina medžiagos stiprumą ir kietumą. Aviacijos įrankiams su dideliu greičiu, sunkia apkrova, nedideliu dydžiu ir maža mase, jis gaminamas iš plieno su puikiu veikimu (pvz., 20CrMnTi, 20Cr2Ni4A ir kt.). Lengvojo lydinio plienas dažnai naudojamas sukurti pavaras, veikiančias dideliu greičiu, sunkia apkrova ir smūginėmis apkrovomis.
- Liejinis plienas: Turi gerą atsparumą dėvėjimuisi ir stiprumą, tačiau jis turi būti sušvelnintas ir normalizuojamas, o prireikus gali būti grūdintas. Liejinis plienas yra dar viena tinkama pavarų dėžės medžiaga.
Ketus
- Pilkojo ketaus savybės yra trapios, prastos smūgio ir atsparumo dėvėjimuisi, tačiau geros agliutinacijos ir atsparumo varžyboms. Jis dažnai naudojamas sklandžiam darbui, mažo greičio ir mažos galios atveju.
- Kalusis ketus, taip pat žinomas kaip mazginis arba sferoidinis grafitas, naudojamas kai kurioms pavarų dėžėms.
Varis, Bronza ir Žalvaris
Vario pagrindo lydiniai, tokie kaip bronza ir žalvaris, yra alternatyvios medžiagos tam tikroms reikmėms. Vario mažos pavaros dažniausiai naudojamos esant mažam apkrovimui ir mažo greičio situacijoms. Jos pasižymi geru šiluminiu ir elektriniu laidumu, savitepimo savybėmis, tačiau turi mažą kietumą ir silpną atsparumą susidėvėjimui, todėl netinka dideliam apkrovimui ir dideliam greičiui. Žalvaris yra dar vienas idealus metalas situacijose, kai būtina apsauga nuo rūdžių. Žalvariniai krumpliaračiai dažnai naudojami atliekant mažesnes, mažiau reikalaujančias užduotis, su jais lengva dirbti ir juos galima gerai apdirbti.
Aliuminis
Mažos aliuminio pavaros turi tokius pranašumus kaip lengvas svoris, geras standumas ir ilgas aptarnavimo laikas. Jos tinkamos mažam apkrovimui ir mažo greičio situacijoms, bei gali atitikti keletą specialių reikalavimų, tokių kaip korozijos prevencija ir vibracijos sumažinimas. Aliuminis yra lengvas ir atsparus rūdims, todėl yra naudingas svorio mažinimo reikmėms.
Nemetalinės Medžiagos
Nemetalinės medžiagos gali būti suskirstytos į penkias pagrindines kategorijas: polimerai (plastikai), elastomerai, keramika, stiklas ir kompozicinės medžiagos. Didelio greičio, lengvos apkrovos ir mažo tikslumo pavarų dėžėms, siekiant sumažinti triukšmą, dažniausiai naudojamos nemetalinės medžiagos (pvz., audiniai, bakelitas, nailonas ir kt.) mažiems įrankiams. Tačiau didelės pavaros dažniausiai vis dar gaminamos iš plieno ar ketaus, kurios užtikrina reikiamą stiprumą.
Plastikai
Mažos plastikinės pavaros turi mažų kainų, gero atsparumo dėvėjimuisi ir mažą triukšmą, todėl yra tinkamos mažam apkrovimui, mažam greičiui ir mažam triukšmui reikalaujančioms progoms. Tačiau jų matmenų stabilumas ir atsparumas aukštai temperatūrai yra prastas. Pavarų apdirbimui vis dažniau naudojami plastikai, nes jie yra lengvi ir atsparūs rūdims.
- Nailonas: Dažniausiai gaminami nailoniniai ratai greitai nenusidėvi ir gali veikti tyliai. Be to, nailoninės pavaros gali sugerti smūgius ir sumažinti triukšmą.
- Acetalis: Kitas plastiko tipas, dažnai naudojamas krumpliaračiams, yra acetalis. Jis yra tvirtas ir standus, todėl puikiai tinka kurti tikslias dalis. Acetalinės pavaros gerai veikia daugelyje pramoninių nustatymų, nes jos nekeičia formos.
- Polieterio eterio ketonas (PEEK): Yra aukštos kokybės plastikas, atsparus chemikalams ir karščiui, naudojamas specifinėse situacijose.
Kompozitinės Medžiagos
Pažangios kompozitinės medžiagos per pastaruosius kelerius metus tapo tinkamos krumpliaračiams gaminti. Sudėtinės pavaros gali būti tokios pat stiprios kaip metalai, tačiau vis dar yra lengvos kaip plastikas. Jos gali turėti didesnį atsparumą dilimui arba didesnį standumą.
Keramika
Keramika yra dar viena aukštųjų technologijų medžiaga, naudojama krumpliaračiams gaminti. Keramikiniai krumpliaračiai puikiai tinka atšiauriems ar rūgštiems nustatymams. Jie gali atlaikyti aukštą arba žemą temperatūrą ir greitai nesusidėvi. Tačiau keraminės krumpliaračiai nėra tokie tvirti kaip metaliniai ar plastikiniai ir gali lengvai lūžti, kai atsitrenkia.
Pavarų Medžiagos Pasirinkimo Kriterijai
Pavaros medžiagos pasirinkimas yra sudėtingas procesas ir turi būti susijęs su konkrečia apkrova ir naudojimo trukme. Pirmiausia, pavaros medžiagos pasirinkimas turėtų būti pagrįstas funkcionalumu, kurio reikalauja programa. Jei medžiaga neparenkama reikiamai užduočiai, tiksliai suprojektuota ir pagaminta pavara gali smarkiai sugedti. Pasirinkimas bus pagrįstas paslaugų, gamybos ir ekonominiais reikalavimais.
- Darbo krūvis ir aplinka: Pavarų medžiaga turi atitikti darbo sąlygų reikalavimus, įvertinant apkrovos pajėgumą, atsparumą dilimui ir korozijai. Pavyzdžiui, orlaiviuose naudojamiems įrankiams, siekiant patenkinti mažos masės, didelės galios perdavimo ir aukšto patikimumo reikalavimus, reikia pasirinkti dideles mechanines legiruotojo plieno savybes. Kalnakasybos mašinose, kurios dirba su didele galia, mažu greičiu ir dideliu dulkių kiekiu, dažnai pasirenkamas liejinis plienas arba ketus. Buitinėms ir biuro mašinoms, kurioms reikalingas sklandus perdavimas, mažas triukšmas ir veikimas esant mažesniam tepimui, dažnai pasirenkamos techninės plastikos.
- Pavaros dydis ir tikslumas: Kuo didesnis dydis ir tikslumas, tuo didesnis reikiamas medžiagos stiprumas ir tvirtumas. Didelės apimties pavaros ruošinys paprastai gaminamas iš plieno arba ketaus. Vidutinio dydžio ar mažesniems įrankiams, turintiems didelius reikalavimus, paprastai gaminamas kalimo ruošinys arba naudojamas kaltinis plienas. Kai dydis yra mažas ir reikalavimas nėra didelis, apvalus plienas gali būti pasirinktas kaip ruošinys.
- Gamybos procesas ir kaina: Pasirinkta medžiaga turės įtakos gamybos procesui. Skirtingos medžiagos reikalauja skirtingų gamybos procesų. Medžiagos kaina skiriasi, todėl ją reikia išsamiai atsižvelgti į gamybos sąnaudas ir produkto našumą.
- Terminis apdorojimas: Turi būti atsižvelgta į terminį apdorojimą, nes jis stipriai veikia medžiagos savybes.
- Atsparumas dilimui ir plyšimui: Būtina pasirinkti pakankamai tvirtą ir kietą medžiagą, kad būtų galima atlaikyti mechaninius įtempius ir susidėvėjimą. Reikia įvertinti medžiagos atsparumą dilimui, ypač jei pavara bus veikiama abrazyvinių sąlygų, ir medžiagos atsparumą plyšimui.
- Suderinamumas: Visada turi būti įvertintas sujungiamų įrankių suderinamumas su medžiaga, cheminė sudėtis, struktūra ir mechaninės savybės.
- Kiti specialūs reikalavimai: Mažos pavaros kai kuriomis ypatingomis progomis turi specialius reikalavimus, tokius kaip korozijos prevencija, vibracijos mažinimas, izoliacija ir kt., todėl tinkamos medžiagos turėtų būti pasirinktos atsižvelgiant į konkrečius poreikius.
Terminis Apdorojimas ir Paviršiaus Kietumas
Terminis apdorojimas yra esminis procesas, siekiant pagerinti pavarų mechanines savybes ir ilgaamžiškumą. Kai kurie terminio apdorojimo metodai ne tik padidina kietumą, bet ir pagerina medžiagos atsparumą smūgiams, dilimui ir sukibimui.
Paviršiaus Grūdinimo Metodai
Pavarų paviršiaus grūdinimo metodai yra karburizavimas (cementavimas), nitridavimas ir paviršiaus kietėjimas. Karburizavimui reikia pasirinkti mažai anglies dioksido turinčio plieno arba mažai anglies dioksido turinčio lydinio plieno. Nitriduotas ir grūdintas plienas gali būti nitriduojamas. Karburizavimas yra populiarus plieninių krumpliaračių terminio apdorojimo būdas, kurio metu krumpliaratis kaitinamas ir į jo paviršių pridedama anglies. Dėl šio proceso išorė tampa kieta, o vidus išlieka stipresnis.
Paviršiaus Kietumo Įtaka
- Minkšto paviršiaus dantų pavaros (kietumas < 350HBS) naudojamos, kai stiprumo, greičio ir tikslumo reikalavimai nėra dideli. Jos palengvina įrankio pjovimą ir nesunkiai nusidėvi. Pavaros ruošinys po normalizavimo arba gesinimo ir grūdinimo apdirbamas iki galutinio produkto. Jų tikslumas paprastai yra 8 laipsnių, tikslumo pjovimas iki 7 laipsnių. Šis įrankis yra paprastas gaminti, ekonomiškas ir efektyvus.
- Kieto paviršiaus dantų pavaros (kietumas > 350HBS) naudojamos didelio greičio, sunkiosios apkrovos ir didelio tikslumo mašinose (pvz., precizinėse staklėse, aviaciniuose varikliuose). Jos pasižymi puikiomis medžiagų eksploatacinėmis savybėmis, dideliu stiprumu ir dideliu dantų paviršiaus kietumu (pvz., 58-65HRC), taip pat reikalauja dantų ir kitų apdailos šlifavimo. Norint pagaminti tokią pavarą, pirmiausia apdirbami dantys, tada atliekamas paviršiaus grūdinimas ir galiausiai apdaila, pasiekiant 5 ar net 4 tikslumo laipsnį. Šios pavaros pasižymi dideliu tikslumu ir yra brangios, todėl naudojami tokie terminio apdorojimo metodai kaip paviršiaus gesinimas, karburizavimas, nitridavimas, minkštas nitridavimas ir cianidavimas.
Kai poriniai dviejų pavarų dantų paviršiai turi didelį kietumo skirtumą (pvz., krumpliaračio dantų paviršius grūdintas ir šlifuotas, o didelės pavaros danties paviršius normalizuotas ar grūdintas), o greitis yra didelis, sunkesnis krumpliaračio dantų paviršius minkštam didelės pavaros dantų paviršiui turės žymesnį šalčio sukietėjimo efektą, kuris pagerins didelės pavaros dantų paviršiaus nuovargio ribą. Tokiais atvejais didelės pavaros leistinas kontaktinis nuovargio įtempis gali būti padidintas apie 20%, tačiau atkreiptinas dėmesys, kad dantų paviršiams, turintiems didelį kietumą, šiurkštumo reikšmė turėtų būti atitinkamai sumažinta.
Atsakingas antibiotikų vartojimas: dažniausiai daromos klaidos ir kaip jų išvengti? #gydytojulupomis
Gamybos Metodų Įtaka Medžiagoms
Pavarų gamybos medžiagos daro didelę įtaką jų veikimui ir ilgaamžiškumui, o gamybos metodai parenkami atsižvelgiant į medžiagos savybes ir reikiamą galutinio produkto tikslumą.
- Liejimas: Šis procesas apima išlydyto metalo pylimą į formą. Krumpliaratis susidaro, kai metalas atvėsta ir sukietėja. Liejami krumpliaračiai ne visada yra tokie tikslūs kaip apdirbti krumpliaračiai ir gali reikalauti daugiau apdailos. Tačiau liejimas yra ekonomiškesnis didelėms pavaroms arba trumpiems gamybos ciklams.
- Kalimas: Tai krumpliaračių formavimas plakant arba spaudžiant karštą metalą į formą. Kaltiniai krumpliaračiai išlygina metalo grūdelius, todėl jie yra stipresni nei liejami ar poliruoti. Kalimu galima pagaminti krumliaračius, kurių forma panaši į galutinį gaminį (angl. "near-net shape"), sumažinant apdirbimo poreikį. Tačiau šiam procesui reikia brangių štampų ir jis geriausiai tinka vidutiniams ir dideliems gamybos etapams.
- Miltelinė metalurgija: Metalo milteliai presuojami kartu formoje ir vėliau kaitinami, kad būtų pagaminti krumpliaračiai. Šiuo metodu galima pagaminti beveik gatavus krumliaračius, kuriems nereikia daug papildomo apdirbimo. Miltelinė metalurgija leidžia gaminti specifinio tankio krumliaračius ir įdėti unikalių medžiagų, kad būtų atsparesni nusidėvėjimui. Šis metodas sumažina atliekų ir energijos suvartojimą.
- Apdirbimas: Pavarų apdirbimas užtikrina tinkamas krumpliaračio tinklo specifikacijas ir našumą įvairiose srityse. Pavarų apdirbimo technika pagerina įvairių mechanizmų krumpliaračių tikslumą ir ilgaamžiškumą. Pavyzdžiui, krumpliaračio šlifavimas yra apdailos etapas, kuris pagerina tikslumą ir glotnumą. Šiuo metodu galima ištaisyti terminio apdorojimo klaidas ir padaryti tikslias pavaras. Didelio našumo krumpliaračiai, naudojami orlaiviuose, automobiliuose ir precizinėse mašinose, dažnai gaminami juos šlifuojant.
Kokybės Kontrolė ir Medžiagų Tikrinimas
Kokybės kontrolė yra būtina, siekiant užtikrinti, kad krumpliaračiai gerai veiktų ir atitiktų projektavimo kriterijus po krumpliaračio apdirbimo.
- Vizualinis patikrinimas: Pirmasis kokybės kontrolės žingsnis yra vizualiai įvertinti gaminį. Apmokyti inspektoriai tikrina, ar pavarose nėra matomų trūkumų, pvz., įtrūkimų, drožlių ar paviršiaus defektų. Taip pat ieškoma šiurkščių paviršių arba netolygių tarpų tarp dantų, kurie rodo netinkamą pjovimą.
- Matmenų matavimas: Pavaros dydis ir forma lyginami su konstrukcijos specifikacijomis naudojant tokius įrankius kaip mikrometrai, suportai ir koordinačių matavimo mašinos (CMM). Tai užtikrina, kad pavara tinkamai tiks darbui, kuriam ji buvo sukurta.
- Danties storio ir tarpų matavimas: Krumpliaračio danties storis ir tarpai tarp dantų tikrinami specializuotais įrankiais, pvz., krumpliaračio danties nonijaus matuokliu arba mikrometriniais kaiščiais. Šis metodas padeda patikrinti ir dantų plotį, ir tarpus.
- Procesinis tikrinimas: Pavaros tikrinamos apdirbimo proceso metu, ne tik pabaigoje. Tai padeda anksti rasti problemas, sumažinti atliekų kiekį ir padidinti našumą. Daugelis šiuolaikinių krumpliaračių apdirbimo įrankių turi įmontuotas matavimo sistemas, kurios gali aptikus problemą koreguoti procesą arba įspėti operatorių.
tags: #kokios #medziagos #naudojamos #pagaminti #pavarai