GATOR齿轮---凯利讯半导体
齿轮和齿进行现场维修(GATOR)
塑料齿轮和增材制造背景
齿轮是各种机械应用中最重要和最常用的元件之一。最近,由于复合塑料齿轮的成本低,重量轻,并且能够满足齿轮箱或动力传动装置的机械要求,所以复合塑料齿轮传动装置在各种应用中的使用已经增加。在齿轮使用过程中,齿轮齿的底部会产生较大的力,从而导致磨损和磨损。事实上,超过85%的齿轮故障直接与牙齿解体有关。由于塑料齿轮目前是通过传统的成型和加工工艺制造的,所以即使是一颗牙齿失效,也必须更换整个齿轮。因此,维护用于太空或海上应用的齿轮组件可能是昂贵的。
增材制造(AM),特别是熔融沉积造型(FDM)式3D打印,是一种有前途的技术,能够在使用点生产零件,极大地降低了物流成本,减少了对维修零件库存的需求。然而,AM中使用的大多数聚合物具有相对较低的熔点和较差的火,烟和毒性等级,这是空间和海上应用的关键特征。结果,没有开发一种用于AM制造的齿轮的稳健的先前设计。
一种新颖的塑料齿轮方法
GATOR Gear设计中结合了两个新颖的概念。首先,齿轮毂与各个齿分开(见图1)。其次,齿轮齿通过FDM产生,使用具有适合空间和海上应用的合适机械性能的令人兴奋的新材料。此外,该设计还提供与现场AM相关的物流优势。
3D在空间和海上打印
我们的设计采用了创新的纳米复合材料碳粉和芳香族热固性聚酯(ATSP)型丝,这是首款3D打印的ATSP复合材料。因此,我们的齿轮保持了与传统加工尼龙6/6齿轮相比的机械性能。此外,我们的齿轮具有优异的耐化学性和高热挠曲温度和阻燃性,这对空间和海上应用具有吸引力的特性。
未来的机会
AM在齿轮传动中的应用提供了通过物联网(IOT)嵌入传感和监控机械状态的机会。此外,与传统的监控系统相比,将传感器嵌入齿轮齿中会显着减少传感器的体积并提高信息质量。使用嵌入式传感,可以获得和分析设备的振动模式,以识别需要维护的机械部件。
结论
通过使用可现场制造的模块化和可替换的齿,Gator Gear有利于创新和可持续的齿轮维护和操作。有缺陷的牙齿可以在现场回收,使得设计在几个磨损周期内持续下去。这极大地减轻了海上和航天应用中机械维护的后勤和经济需求。
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