مروری بر روش‌های بررسی و عملکرد چرخ‌دنده‌های پلیمری
الموضوعات :رسول محسن زاده 1 , احسان نوزاد بناب 2
1 - دانشگاه تبریز
2 - گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فنی و حرفه ای، تهران، ایران.
الکلمات المفتاحية: چرخ‌دنده پلیمری, عملکرد چرخ‌دنده, واماندگی ,
ملخص المقالة :
چرخ‌دنده‌ها در مقایسه با سایر دستگاه‌های انتقال قدرت می‌توانند گشتاورهای متنوعی را با نسبت سرعتِ ثابت منتقل کنند. چرخ‌دنده‌های فلزی علی‌رغم استحکام بالا دارای معایبی مانند خوردگی شیمیایی، نیاز به روان‌کاری مستمر، هزینه راه‌اندازی و تعمیرات زیاد و ایجاد آلودگی صوتی و محیطی هستند. در سال‌های اخیر، پلیمرها به دلیل سبک بودن، مقاومت خوردگی بالا، تولید آسان و کار در شرایط خشک، در کاربردهای زیادی مانند تجهیزات اندازه‌گیری و دارویی، لوازم جانبیِ رایانه‌ها، چاپگرهای اداری و خودپردازها، جایگزین مواد فلزی شده‌اند. کمبود استانداردهای مربوط به عملکرد چرخ‌دنده‌های پلیمری باعث شد تا محققان برای بررسی رفتار چرخ‌دنده‌ای پلیمرها از آزمون چرخ‌دنده استفاده کنند. در بین تحقیقات انجام گرفته، تمرکز محققان در بخش‌های متفاوت از جمله تعیین گشتاور بحرانی یا به تعریفی دیگر، ظرفیت تحمل بار، رفتار چرخ‌دنده در گشتاورهای پایین‌تر و بالاتر از گشتاور بحرانی، مقاومت خستگی چرخ‌دنده، رفتار سایشی چرخ‌دنده در مقیاس میکرو و ماکرو و همچنین مقاومت حرارتی چرخ‌دنده جلب شده است. علاوه‌براین، اختلاف روش و ارائه روش‌های نوین برای بررسی عوامل اشاره شده به منظور بررسی عملکرد چرخ‌دنده در تحقیقات صورت گرفته، قابل مشاهده است. به طور کلی، جنس پلیمر، گشتاور و دور کاری از عوامل تأثیرگذار بر واماندگی چرخ‌دنده‌های پلیمری تشخیص داده شده‌اند. در این پژوهش، روش و نتایج تحقیقات انجام شده بر روی انواع چرخ‌دنده‌های ساخته شده با مواد پلیمری پرکاربرد ارائه شده است. به گونه‌ای که تلاش شده با مقایسه عملکرد انواع چرخ‌دنده‌ها، بتوان به یک جمع‌بندی کلی در مورد کاربرد آن‌ها رسید.
1. Juvinall R.C. and Marshek K.M., Fundamentals of Machine Component design, John Wiley & Sons New York, 2006.
2. Davis J.R., Gear Materials, Properties, and Manufacture. ASM International, 2005.
3. Kirupasankar S., Gurunathan C., and Gnanamoorthy R., Transmission Efficiency of Polyamide Nanocomposite Spur Gears, Materials & Design, 39, 338-343, 2012.
4. Mohsenzadeh R., Soudmand B., and Shelesh-Nezhad K., Failure Analysis of POM Ternary Nanocomposites for Gear Applications: Experimental and Finite Element Study, Engineering Failure Analysis, 140, 106606, 2022.
5. Mohsenzadeh R., Soudmand B., and Shelesh-Nezhad K., A Combined Experimental-numerical Approach for Life Analysis and Modeling of Polymer-based Ternary Nanocomposite Gears, Tribology International, 107654, 2022.
6. Kim C.H., Durability Improvement Method for Plastic Spur Gears, Tribology International, 39, 11, 1454-1461, 2006.
7. Pogačnik A. and Tavčar J., An Accelerated Multilevel Test and Design Procedure for Polymer Gears, Materials & Design, 65, 961-973, 2015.
8. Zhang Y., A Physical Investigation of Wear and Thermal Characteristics of 3D Printed Nylon Spur Gears, Tribology International, 141, 105953, 2020.
9. Li W., An Investigation on the Wear Behaviour of Dissimilar Polymer Gear Engagements, Wear, 271, 9-10, 2176-2183, 2011.
10. Mao K., The Wear and Thermal Mechanical Contact Behaviour of Machine Cut Polymer Gears, Wear, 332, 822-826, 2015.
11. Singh P.K. and A.K. Singh, An Investigation on the Thermal and Wear Behavior of Polymer Based Spur Gears, Tribology International, 118, 264-272, 2018.
12. Sarita B. and Senthilvelan S., Effects of Lubricant on the Surface Durability of an Injection Molded Polyamide 66 Spur Gear Paired with a Steel Gear, Tribology International, 137, 193-211, 2019.
