4工程塑料在机械工程中的应用

4.1.2 工程塑料齿轮应用
汽车起重吊索绞盘传动蜗轮的直径为240mm，模数为 8，齿数为28，螺旋角为35042′38″，齿宽为56mm， 最大起重质量为（60～70）t。该齿轮原用磷青铜，寿 命2年，改用MC尼龙后，质量减轻83％，使用2年后磨 损很小。
4.1.2 工程塑料齿轮应用
造纸厂干燥机齿轮，外径近2m，以前用金属材料或 酚醛布基板制成。为了实现高速化、无油润滑和降低噪 声，改用了尼龙齿轮。与金属齿轮相比，质量只是原来 的1/6～1/7，并且可以吸收启动和停车时的冲击，防止 了缺齿，降低了驱动功率。速度由原来的3.3m/s提高到 9m/s，寿命比金属齿轮高5倍，比酚醛布基齿轮高4倍， 噪声小。
4.1.2 工程塑料齿轮应用
MC尼龙具有优良的耐磨性、自润滑性，加工方 便。最大的MC尼龙齿轮，直径达4.27m，由长 约45cm的28个MC尼龙扇面体组成．用于水力发 电站，每小时可过滤10000m3水。
3M4730钢球研磨机的主传动齿轮是模数为8， 齿数为47，螺旋角为350的弧齿锥齿轮。采用 MC尼龙后，经7000kg以上钢球4000h以上的运 转，使用情况良好。
4.1.1工程塑料齿轮的特点与选材
(2)直齿轮和斜齿轮的选择：载荷较小时用直齿轮，载荷 较大时，尽可能采用斜齿轮。这样可以提高齿轮的强 度和受力的均匀性，但相应地增大了轴向力。
(3)塑料齿轮所能达到的精度：齿形直接成型的精度为8～ 10级。齿形机械加工的精度为7～8级。由于塑料的弹 性变形，塑料齿轮可以满足高一级精度的金属齿轮的 使用要求。
塑料齿轮的失效形式为折损，强度计算应 按弯曲强度来进行。
4.1.1工程塑料齿轮的特点与选材
聚甲醛提供设计所要求的强度， 硬度，尺寸稳定性，润滑性。
4.1.1工程塑料齿轮的特点与选材
精密齿轮为高质量打印提供平稳、 如一的运转，打印机中使用的齿 轮组包含11个由聚甲醛树脂注塑 成型的齿轮。
4.1.1工程塑料齿轮的特点与选材
注：工程塑料轴承的长度与轴径比(L／D)一般不得超过1.5；1，以1：1为好，此时 摩擦因数最小，利于热量的散发。如果长度过长，可以分成几段。 塑料轴承壁厚不宜过大，壁厚过大不易散热，而且易于蠕变。在保证强度和成型工 艺许可的情况下，壁越薄越好，但壁厚过小，压配时易引起变形，同时在轴承座中的 张紧力也不够。
塑料齿轮具有质轻、自润滑、吸振、低噪、耐腐蚀、易加工 等优点； 与金属齿轮相比，工程塑料的强度低、导热性差、热变形 大、承载能力低，并且材料性能容易受温度、湿度、加载方式 等外界条件的影响。 塑料齿轮属于小模数齿轮，在精密机械和精密仪器中应用 较为广泛，现已在纺织、印染、造纸、食品等轻工机械中应用。
工Baidu Nhomakorabea塑料及其应用
青岛科技大学
塑料工程教研室
目 录
一 二 三 四
第一章 工程塑料性能 第二章 工程塑料成型加工 第三章 工程塑料改性 第四章 工程塑料在机械工程中的应用
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工程塑料在机械工程中的应用
机械传动中许多齿轮、 轴承、涡轮和轴承保持架 是由工程塑料制造的。
4.1工程塑料齿轮
4.1.1工程塑料齿轮的特点与选材
4.2.1工程塑料轴承选材
塑料轴承使用时载荷越小，轴速度越低，它的优越性 也就越明显。用作轴承材料的耐磨塑料主要有聚四氟 乙烯(PTFE)、聚酰胺(PA)、聚甲醛(POM)、聚砜(PSU)、 聚苯醚(PPO)、聚酰亚胺(PI)及酚醛树脂(PF)等。 塑料轴承所用的材料， 主要应根据各种塑料的摩擦磨损特性和PV极限值（密封 达到失效时的极限值。用以表示密封的水平，单位为 MPa.m/s）等进行选择。塑料轴承的PV值为速度与载 荷的乘积，是衡量塑料轴承性能的重要指标。
4.2.2几种常用的工程塑料轴承-PTFE
用塑料制作齿轮时应注意以下几个问题：
(1)啮合齿轮的选材 一种是塑料与塑料，另一种是金属材料和塑 料。前一种啮合齿轮应用不多。这是因为塑料导热性差，容易 因发热而“咬死”。后一种啮合齿轮应用较多。这是因为其导 热性好(主要靠金属齿轮传热)、摩擦小和磨损小，并能弥补塑 料齿轮精度低等缺点。这种啮合形式能充分发挥塑料齿轮的特 点。 在蜗轮和蜗杆啮合传动中．一般蜗轮为塑料，蜗杆为金 属材料。
4.2.1工程塑料轴承选材 由于工程塑料的线膨胀系数比金属大， 由摩擦热引起的内径收缩也较大，所以工 程塑料轴承与轴的配合间隙，一般比金属 轴承与轴的配合间隙大。
4.2.2几种常用的工程塑料轴承
a．PTFE轴承 PTFE是一种摩擦因数极低、耐腐蚀性优异、使用温度范围很宽的自润滑材 料，是制作自润滑轴承的理想材料。 氟塑料摩擦因数小，是现有材料中摩擦因数最小的，它对钢的干静摩擦因 数仅为0.04，干动摩擦因数为0.12-0.20。
注： “模数”是指相邻两轮齿同侧齿廓间的齿距p与圆周率π的比值 (m=p/π)，以毫米为单位。模数越大，轮齿越高也越厚，如果齿轮的齿数一 定，则轮的径向尺寸也越大。
4.1.1工程塑料齿轮的特点与选材
塑料齿轮采用模具注塑，同轴度较难保证，虽 然齿的精度高于金属齿轮，但是会有收缩，应 考虑加以补偿。塑料齿轮的直径公差大于金属 齿轮，强度小于金属齿轮。
4.2 工程塑料轴承
4.2.1工程塑料轴承选材
塑料取代金属作为轴承材料的优点： 1）摩擦系数小； 2）耐磨性好，具有自润滑性能和良好的耐腐蚀 性能，可以在润滑条件恶劣的情况下工作； 3）噪声小； 4）生产效率高。 其缺点是： 1）受热、受冷以及吸水、吸油后尺寸变化大 （蠕变大）； 2）耐热性差，散热慢，变形后易引起“抱轴 咬死”现象。
4.2.1工程塑料轴承选材
速度与载荷实际上通过摩擦功转变成热能，导致材 料软化熔融、炭化。塑料轴承的PV值随滑动速度的变化 而异，当滑动速度逐渐增大时，PV值下降。但PPTFE 的情况比较特殊，由于摩擦因数极低，而承载能力也很 小，对滑动速度的变化不敏感，因此，一定范围内随滑 动速度的增快，PV值反而增大。 工程塑料轴承设计时，轴承的长径比与壁厚、润滑 与密封、间隙量与配合是几个主要参数。