- Detalizēta dažādu zobratu veidu un to tehniskā pielietojuma analīze aditīvajā ražošanā.
- Salīdzinājums starp specializētiem rūpnieciskiem materiāliem, piemēram, iglidur®, un FDM un SLS drukas procesiem.
- 3D drukāšanas konkurences priekšrocības salīdzinājumā ar iesmidzināšanas formēšanu prototipu un rezerves daļu izveidē.
Ja kādreiz esat apsvēris iespēju dot vecai ierīcei otru dzīvi vai pamanījis, ka jūsu automašīnā ir salūzusi plastmasas detaļa, jūs zināt, ka precīzas aizvietotājas atrašana var sagādāt īstas galvassāpes. Šeit noder aditīvā ražošana , kas ļauj mums 3D drukāt ierīču un mašīnu rezerves daļas , radot pielāgotas mehāniskas detaļas, neizmetot visu ierīci tikai tāpēc, ka ir salūzis mazs zobrats.
Lai gan no pirmā acu uzmetiena varētu šķist, ka jums vienkārši jānospiež poga “drukāt”, patiesībā tādu zobratu projektēšana, kas faktiski darbojas, ir diezgan sarežģīta. Runa nav tikai par zobu zīmēšanu, bet gan par tādu jēdzienu kā modulis un atstarpes izpratni , lai detaļas neiesprūstu un izturētu ikdienas lietošanas slodzi. Apskatīsim padziļināti, kā no idejas datorā pāriet uz fizisku detaļu, kas kustina pasauli.
Zobrata pamatjēdzieni un anatomija
Lai divi zobrati pareizi pārnestu spēku un kustību, tiem ir jābūt kopīgiem parametriem. Pamatdaļa ir zobrata gredzens , kur atrodas zobi. Lai saprastu, kā tie saslēdzas, mums jāaplūko soļa aplis , kas ir precīzs punkts, kur notiek saskare starp abām daļām. Turklāt ir ārējais un iekšējais aplis, kas nosaka katra zoba virsotni un ieleju.
Vēl viena svarīga informācija ir apļveida solis , kas būtībā ir attālums, ko mēra no viena zoba punkta līdz tam pašam punktam uz nākamā. Projektējot, mums ir jāoptimizē arī zobrata korpuss, izmantojot sviras vai starpsienas, lai samazinātu inerci un atvieglotu detaļas kopējo svaru, neapdraudot tās konstrukcijas stabilitāti.
Pārnesumu veidi atbilstoši to pielietojumam
Atkarībā no tā, ko vēlamies pārvietot un kādā virzienā, izvēlēsimies cita veida mehānismu. Visizplatītākie ir taisni cilindriski zobrati , kas ir ideāli piemēroti paralēlām asīm un ievērojamam ātruma samazinājumam pie mērena ātruma. Ja meklējam kaut ko vienmērīgāku un klusāku, spirālveida zobrati ir labākā izvēle, jo to leņķiskie zobrati ļauj tiem apstrādāt lielāku jaudu ar daudz vienmērīgāku braucienu.
- Konusveida zobrati: Tos izmanto, ja vārpstas ir perpendikulāras (90 grādu leņķī). Tām var būt taisni vai spirālveida zobi atkarībā no ātruma un slodzes, kas tām jāiztur.
- Planētu vai epicikliskās sistēmas: Tie sastāv no centrālā zobrata, ko sauc par "Sauli", ko ieskauj "planētas". Atkarībā no tā, vai ārējais gredzens ir fiksēts vai kustīgs, mēs varam mainīt izejas ātrumu vai pat mainīt griešanās virzienu.
- Tārpu zobrati un statīvi: Pirmais ir lieliski piemērots vibrāciju novēršanai un nemainīga ātruma uzturēšanai, savukārt zobrats ir galvenais instruments pārvērst rotāciju lineārā kustībā.
Rūpnieciskie materiāli un drukas tehnoloģijas
Ne visas plastmasas ir piemērotas jaudas pārvadei. Lai gan FDM ir lieliski piemērota ātrai prototipu izgatavošanai, SLS (selektīvās lāzera sintēzes) tehnoloģija piedāvā izcilu dizaina brīvību un ievērojami lielāku mehānisko izturību. Profesionālos pielietojumos izceļas iglidur® materiālu saime , kas īpaši izstrādāta, lai samazinātu nodilumu, pateicoties to triboloģiskajām īpašībām.
Piemēram, iglidur I3 ir loģiska izvēle cilindriskiem un koniskiem zobratiem tā augstās izturības dēļ, savukārt I6 ir ideāls materiāls spirālveida zobratiem tā slīdēšanas spēju dēļ. Vidēm, kurās pastāv statiskās elektrības risks, iglidur I8-ESD ir ideāls risinājums. Šo polimēru galvenā priekšrocība ir tā, ka tiem nav nepieciešama ārēja eļļošana , jo to struktūrā ir integrētas cietas smērvielas.
3D drukāšana pret iesmidzināšanas formēšanu
Pastāv diskusijas par to, kura metode ir vislabākā. Zelta likums ir kvantitāte: ja jums ir nepieciešamas 10 000 identisku detaļu, iesmidzināšanas formēšana ir nepārspējama izmaksu ziņā. Tomēr 3D drukāšana ir nepārprotams uzvarētājs īsu sēriju, prototipu vai vienreizēju detaļu ražošanai . Tā ļauj pielāgot CAD modeli acumirklī un iegūt galīgo komponentu dažu stundu laikā, izvairoties no tradicionālās ražošanas ilgā izpildes laika.
Esam redzējuši reālus piemērus, kur šī tehnoloģija ir glābusi situāciju, sākot ar Formula Student komandām , kas mazāk nekā 72 stundās izveidoja sacīkšu transmisiju zobratus, līdz pat spidometru atjaunošanai klasiskajās 20. gadsimta 20. gadu automašīnās, kurām rezerves daļas vairs nav pieejamas. Pat kritiski svarīgos pakalpojumos, piemēram, ugunsdzēsēju mašīnās , dārgi servomotoru zobrati ir aizstāti ar 3D drukātām versijām, kas efektīvi tiek galā ar lielām slodzēm.
Praktiski padomi projektēšanai un ražošanai
Ja nolemjat pats projektēt zobratus, esiet uzmanīgi ar pielaidēm. 3D drukāšanā, īpaši FDM drukā, detaļas mēdz nedaudz izplesties. Tāpēc ir svarīgi nodrošināt tehnisko atstarpi ; tas ir, atstarpei starp zobiem jābūt nedaudz platākai par pašu zobu, lai novērstu detaļas iesprūšanu.
Tiem, kas nav pazīstami ar dizaina veidošanu no nulles, ir pieejami lejupielādējami 3D rīki un modeļi , kas var kalpot kā sākumpunkts, lai gan ideālā gadījumā jums vajadzētu iemācīties izmantot tādu programmatūru kā Solidworks, lai precīzi pielāgotu moduļus. Atcerieties, ka panākumu atslēga ir izvēlētā materiāla līdzsvarošana ar jūsu projekta berzes un slodzes prasībām.
Iespēja ražot pielāgotas mehāniskās detaļas, izmantojot progresīvus polimērus un lāzera sintēzes metodi, ir demokratizējusi rūpniecisko apkopi un restaurāciju. Sākot ar pareizā materiāla izvēli nodiluma novēršanai un beidzot ar konstrukcijas atstarpju pārvaldību, 3D drukāšana optimizē izmaksas un laiku, piedāvājot stabilus risinājumus, kas veiksmīgi aizstāj metāla vai iesmidzināšanas formēšanas detaļas plašā pielietojumu klāstā.