Application of polymeric materials for obtaining gears with involute and sinusoidal profile

In the article research related to the increasing in the scope of application of additive technologies in the construction of machines for the production of gears with involute and sinusoidal profile from polymeric materials was presented. The designed original research stand and with its use carried out a series of preliminary fatigue tests of the obtained polymer gears with an involute and sinusoidal profile was show. The tested gears were obtained in the technology of rapid prototyping by the FFF (Fused Filament Fabrication) method from polymer composites obtained in the form of an ABS (acrylonitrile/butadiene/styrene) – based filament. Based on the results obtained, it was noticed that the temperature in the meshing zone of the gears with involute profiles is higher than for sinusoidal profiles, regardless of the type of composite from which the gears were made. It should also be noted that in the range of nominal load, the sound intensity level of the meshing zone is also lower for gears with a sinusoidal profile than for gears with an involute profile. Based on the tests carried out, an increase in sound intensity was noticed in the case of gears obtained from selected composites (Table 2) compared to the gear obtained from unfilled ABS. However, in the case of gears obtained from the tested composite materials, we observe a decrease in the gear operating temperature (Table 2). The most favorable results of these tests were obtained for gears with a sinusoidal profile obtained from ABS + P2 composite, which show the lowest operating temperature of the gear. It should also be mentioned that slightly worse results were obtained for involute gears.

Przedstawiono badania związane ze zwiększeniem zakresu zastosowania technologii przyrostowych w budowie maszyn do otrzymywania przekładni zębatych o zarysie ewolwentowym i sinusoidalnym, które mogą być wytwarzane z materiałów polimerowych z wykorzystaniem technologii przyrostowych. Opisano zaprojektowane autorskie stanowisko badawcze, na którym przeprowadzono serię wstępnych badań zmęczeniowych przekładni zębatych o zarysie ewolwentowym i sinusoidalnym, otrzymanych z materiałów polimerowych. Badane przekładnie zębate wytworzono za pomocą technologii szybkiego prototypowania (FFF) z kompozytów polimerowych na osnowie z ABS (akrylonitryl/butadien/styren) w postaci filamentów. Na podstawie uzyskanych wyników badań stwierdzono, że temperatura kół o zarysie ewolwentowym w strefie zazębiania jest wyższa niż kół o zarysie sinusoidalnym, niezależnie od rodzaju kompozytu, z którego wykonano koła zębate, a w zakresie obciążenia nominalnego także poziom natężenia dźwięku emitowanego w strefie zazębiania jest wyższy w wypadku kół o zarysie ewolwentowym niż kół o zarysie sinusoidalnym. Zaobserwowano nieznaczny wzrost natężenia generowanego dźwięku w wypadku przekładni zębatych otrzymanych z wytypowanych kompozytów (tabela 2) w porównaniu z natężeniem dźwięku generowanego przez przekładnię wykonaną z nienapełnionego ABS. W odniesieniu do przekładni otrzymanych z badanych materiałów kompozytowych zaobserwowano spadek temperatury pracy przekładni (tabela 2). Najniższą temperaturę pracy wykazywała przekładnia kół zębatych o zarysie sinusoidalnym otrzymana z kompozytu ABS + P2, a tylko nieznacznie gorsze wyniki uzyskano w wypadku przekładni kół zębatych o zarysie ewolwentowym.