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塑料齿轮有助于减轻车辆的重量,提高燃油效率

几十年来,科学家和工程师一直专注于改进用于齿轮的材料,同时试图克服一些挑战,例如由于疲劳导致的齿轮齿根部断裂、侧面齿磨损、局部过热、噪声过多、冲击载荷或硬停止以及噪声 振动问题。

如今,烧结金属齿轮正在被汽车中的高性能塑料齿轮所取代,因为对轻量化车辆和提高燃油效率的需求远不止是一种趋势——它是由满足新的和即将出台的减少排放的立法推动的,这必须通过具有成本效益的解决方案来满足——因此改进齿轮设计的研究和测试仍在继续。

轻量化汽车的经济高效解决方案之一是启停电机,其中齿轮由具有出色机械和摩擦学特性的塑料制成。这些塑料齿轮减轻了重量和成本。塑料齿轮也用于其他汽车应用,包括发动机管理执行器和动力增压系统,如电动助力转向和电动制动助力,但在这篇博客中,我们将重点介绍启停电机应用和恩骅力的齿轮测试能力。

怠速停止电机应用

传统的起动电机在车辆的整个生命周期内可启动多达 40,000 次发动机,或者每个塑料环形齿轮齿的负载循环多达 1300 万次。相比之下,启动/停止起动电机的启动次数高达 350,000 次,或每环齿轮齿的负载循环高达 4500 万次。

此外,启动/停止起动电机可以减少高达15%的燃油消耗和高达8%的二氧化碳排放。由于汽车 行业正在努力减少二氧化碳 排放和车辆重量,因此很容易理解为什么汽车制造商需要由低重量材料制成的齿轮,例如提供卓越疲劳 特性和磨损率以满足耐久性要求的塑料。恩骅力 的 Stanyl 可在各种额定功率下满足 这些苛刻的材料要求。

现场摩擦学和应用测试方法

为了最好地利用Stanyl的摩擦学特性,并了解应用与材料磨损和摩擦 特性之间的理论和实践关系,恩骅力进行了各种测试,以了解界面和环境温度条件。

恩骅力的方法超越了行业标准的测试,将测试参数与应用程序联系起来,以模拟实际条件。结合我们基础研究团队的广泛知识库,使我们能够确定哪些材料 特性需要改进。为了进行这种先进的测试,恩骅力修改了其测试设备,除了压力和滑动速度变量外,还包括精确的温度控制,以最好地接近实际应用。

 在荷兰Geleen的材料科学中心 ,推力垫圈试验机包括热管理,通过牵引装置和加热来主动控制摩擦界面处高达200°C的温度。我们还增加了机械 稳定性,以提高测量精度,包括温度扫描、滑动速度扫描或磨损速率运行(见下图)。我们还可以测量润滑条件下的磨损和摩擦,以获得关于我们润滑系统中齿轮应用的知识。

恩骅力还拥有一台磁盘到磁盘测试仪,该测试仪将两个磁盘相互运行,以测试聚合物对聚合物或金属对聚合物在高达150°C的受控温度、2,000 rpm(3.6m/s)的速度和2,000N的最大法向力下的行为。它还测试滑动和滚动组合,以更好地模拟齿轮啮合中的实际条件。

恩骅力拥有一台最先进的现场齿轮测试仪,用于验证应用层面材料性能,并将其与基本材料 特性相关联,例如拉伸 强度、疲劳抗性和摩擦学特性。 

使用齿轮测试仪,我们可以改变扭矩,速度,环境温度和润滑效果。

这张图片给人的印象是这个齿轮测试仪。该机器能够改变齿轮中心距离,并可用于分析齿隙对齿轮性能的影响。 

齿轮测试的结果(见下图)表明,在2.5 Nm时,Stanyl在失效前达到200k循环,而其他材料达到40k或更少。在高负载下,与替代材料相比,使用寿命更长。此外,在 200k 循环的使用寿命内,Stanyl 可实现 2.5 Nm 的扭矩;其他材料只能达到 2 Nm 或更小的扭矩,这需要在给定的使用寿命内减轻齿轮重量并节省设计空间。

恩骅力与世界各地的原始设备制造商和一级零件制造商合作,开发和测试新的齿轮设计,以改进电机管理、发动机控制和发动机内应用的齿轮和执行器。

要了解更多 关于我们Stanyl的特性或了解更多 关于我们 恩骅力的材料科学中心和齿轮测试 联系我们 了解更多信息。您还可以访问 plasticsfinder.envalior.com 获取更多信息关于我们 Stanyl,包括技术数据表。

阿德南·哈萨诺维奇

技术经理

发布于

07 August 2019

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阿德南·哈萨诺维奇

技术经理

Adnan Hasanovic是恩骅力齿轮执行器的技术经理。在这个全球性职位上,他专注于摩擦学应用,如齿轮和衬套,以及齿轮壳体和盖板的结构应用。阿德南还支持现有和新应用领域的全球DEP活动。他在完成机械工程研究后加入恩骅力。在加入恩骅力之前,Adnan曾担任应用程序开发工程师和CAE工程师。

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