CN201672030U - 多层复合改性尼龙齿轮 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多层复合改性尼龙齿轮，属于传动领域。包括轴承层，轴承层外设有主体层，主体层外设有耐磨层，耐磨层的厚度是齿轮齿高的2.5～3.5倍。本实用新型中，多层复合改性尼龙齿轮利用多种改性尼龙的物理特性，包含三种拥有不同物理特性的改性尼龙，共分三层。分别是1、最外层：即耐磨层，采用晶须增强尼龙；2、中间层：即主体层，采用玻璃纤维增强尼龙；3、最内层：即轴承层，采用耐热、热稳定增强尼龙。三层按从内到外的顺序分别进行铸造，最后通过机械加工制得所需成型齿轮。所得到的齿轮能承载高负荷和高转速，且不需要热处理。

Description

多层复合改性尼龙齿轮

技术领域

本实用新型属于传动领域，具体涉及一种适用于起重领域的齿轮。

背景技术

齿轮是机械行业中最常用的部件之一。传统工业中，一直采用钢材和铸铁等金属材料作为加工齿轮的原材料，但金属的自重较重，绝缘性差，润滑性差，金属齿轮在高负荷和高转速时耐磨性差，热处理工艺复杂等缺点也十分明显。随着非金属材料的发展，近年来，已有一些行业采用MC尼龙齿轮替代金属齿轮，但由于单体铸型尼龙齿轮无法像金属齿轮一样进行表面硬化处理，在很多对齿轮特性要求较高的领域效果很不理想。例如在起重机械领域，架桥机的伸缩系统和行走装置所用齿轮需要承载高负荷和高转速，故要求齿轮具有较好的耐磨性，而现有的金属齿轮和MC尼龙齿轮达不到要求。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是齿轮热处理工艺复杂、在高负荷和高转速时耐磨性差，提供一种无须进行复杂热处理、在高负荷和高转速时耐磨性较好的多层复合改性尼龙齿轮。

本实用新型的技术方案是以下述方式实现的：

一种多层复合改性尼龙齿轮，包括轴承层，轴承层外设有主体层，主体层外设有耐磨层，耐磨层的厚度是齿轮齿高的2.5～3.5倍。

优选方案中耐磨层的厚度是齿轮齿高的3倍。

轴承层厚度是齿轮分度圆直径的0.15～0.3倍。

轴承层厚度是5～10mm。

本实用新型中，多层复合改性尼龙齿轮利用多种改性尼龙的物理特性，包含三种拥有不同物理特性的改性尼龙，共分三层。分别是1、最外层：即耐磨层，采用晶须增强尼龙，此种材料具有耐磨擦，低噪音，低振动，抗拉强度、弹性 模量和冲击强度高，自润滑，耐高温，对钢轨磨损小的特点；2、中间层：即主体层，采用玻璃纤维增强尼龙，此种材料具有刚性高，耐腐蚀的特点；3、最内层：即轴承层，采用耐热、热稳定增强尼龙，此种材料具有耐热，耐腐蚀，热稳定性强、不易变形，减震效果好，低噪音的特点。三层按从内到外的顺序分别进行铸造，最后通过机械加工制得所需成型齿轮。所得到的齿轮能承载高负荷和高转速，且不需要热处理。另外，本实用新型还具有以下优点：

1.本实用新型最内层的轴承层，克服MC尼龙因自身特性即因温度的升高或降低引起的膨胀或收缩，对轴承及整体机构产生的不良影响：如轴承在空中松动或游动。

2、可大规模铸造，易于进行机械加工，减小对加工设备的磨损，大大节省加工成本。

3、材料成本较低，仅材料成本可比金属齿轮节省50％以上。

4、重量大大降低，从而减轻设备的自重，节省运输成本。

5、相比金属齿轮，无需进行热处理，低碳环保。

6、振动小，低噪音。

7、具有很好的自润滑性。

附图说明

附图是本实用新型的尼龙齿轮的结构示意图。

具体实施方式

如附图所示，本实用新型包括轴承层1，轴承层1外设有主体层2，主体层2外设有耐磨层3，耐磨层3的厚度是齿轮齿高的2.5～3.5倍，比如说2.5、3或3.5倍。

当齿轮分度圆直径大于350mm的时候，轴承层1厚度是齿轮分度圆直径的0.15～0.3倍，比如，当分度圆直径是400mm时，轴承层的厚度在60～120mm之间。

当齿轮分度圆直径小于等于350mm的时候，轴承层1厚度是5～10mm，如5、6、7、8、9或10mm。

所述轴承层1包括下述重量份的原材料：尼龙6：55～65份，改性剂(聚苯醚树脂或聚全氟乙烯丙烯或聚苯醚或聚酰亚胺)：20～30份，聚乙烯：2～7份，乙烯-丙烯酸共聚体：1～3份，接技三元乙丙胶：1～3份，接技聚烯烃：1～4份，聚四氟乙烯：2～7份，超高分子量聚乙烯：1～4份，加工助剂I(脂肪酸类化合物或石墨或硅油或酒精或碱性纳米蒙脱土)：1～8份，加工助剂II(三甘醇双-3-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙烯腈或亚磷酸酯)：0.2～1份，热稳定剂：0.1～0.5份。

所述主体层2包括下述重量份的原材料：尼龙6：45～55份，聚乙烯：2～7份，乙烯-丙烯酸共聚体：1～3份，接技三元乙丙胶：1～3份，接技聚烯烃：1～4份，玻璃纤维：15～35份，聚四氟乙烯：2～7份，超高分子量聚乙烯：1～4份，加工助剂I：1～8份，加工助剂II：0.2～1份，热稳定剂：0.1～0.5份。

所述耐磨层3包括下述重量份的原材料：尼龙6：45～55份，聚乙烯：2～7份，乙烯-丙烯酸共聚体：1～3份，接技三元乙丙胶：1～3份，接技聚烯烃：1～4份，碱式硫酸镁晶须或钛酸钾晶须：15～35份，聚四氟乙烯：2～7份，超高分子量聚乙烯：1～4份，加工助剂I：1～8份，加工助剂II：0.2～1份，热稳定剂：0.1～0.5份。

上述所述的重量份可以是g、Kg或者吨等等。

本实用新型是下述工艺步骤制备的：

(1)材料制备

A、将尼龙6、改性剂、聚乙烯、乙烯-丙烯酸共聚体、接技三元乙丙胶、接技聚烯烃、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯和热稳定剂按比例在搅拌机中混合5～7分钟，之后把搅拌好的物料投入双螺杆挤出机的进料口，并在塑化前期加入改性剂，在温度为230～250℃、螺杆转速为250～400转/分的条件下挤出轴承层所需材料；

B、将尼龙6、聚乙烯、乙烯-丙烯酸共聚体、接技三元乙丙胶、接技聚烯烃、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、加工助剂I、加工助剂II和热稳定剂按比例在搅拌机中进行混合5～7分钟，将搅拌好的物料投入双螺杆挤出机的进料口，并 在塑化前期加入玻璃纤维，在温度为230～250℃、螺杆转速为250～400转/分的条件下挤出主体层所需材料；

C、将尼龙、聚乙烯、乙烯-丙烯酸共聚体、接技三元乙丙胶、接技聚烯烃、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、加工助剂I、加工助剂II和热稳定剂按照比例在搅拌机中进行均匀混合5～7分钟，将搅拌好的物料投入双螺杆挤出机的进料口，并在塑化前期加入碱式硫酸镁晶须或钛酸钾晶须，在温度为230～250℃、螺杆转速为250～400转/分的条件下挤出耐磨层所需材料。

(2)在步骤(1)A中所制备的轴承层材料的加工面上涂刷脱模剂，将模具预热至170～190℃；

(3)将步骤(2)中的材料加入熔融炉中，在130～160℃、0.11MPa的压力下持续7～10秒后加入固化剂，混合均匀后浇入模具，静置脱模后得到轴承层的毛胚，将毛胚放入100℃以上的水中浸泡50～70分钟，取出冷却至常温；

(4)在模具的主体层加工面涂刷脱模剂，将步骤(3)中得到毛胚放入模具中，之后将磨具和毛胚预热至170～190℃；

(5)将步骤(1)B中得到的主体层材料加入熔融炉中，在130～160℃，0.11Mpa压力下持续7～10秒后加入固化剂，混合之后浇入步骤(4)的模具中，静置脱模后得到轴承层和主体层的复合毛胚；

(6)将步骤(5)中得到的复合毛胚放入100℃以上的水中，浸泡50～70分钟后，取出冷却至常温；

(7)在模具的耐磨层材料加工面涂刷脱模剂，并将步骤(6)处理过的复合毛胚放入模具中，之后将模具和复合毛胚预热至170～190℃；

(8)将步骤(1)C中得到的耐磨层材料加入熔融炉中，在130～160℃，0.11Mpa压力下持续7～10秒后加入固化剂均匀混合，静置脱模后得到轴承层、主体层和耐磨层的复合毛胚；

(9)将步骤(8)得到的复合毛胚放入100℃以上的水和酒精的混合物中，浸泡120-200分钟后，取出缓慢冷却至常温；

(10)进行机械加工，制得所需尼龙齿轮。

Claims (4)

1.一种多层复合改性尼龙齿轮，其特征在于：包括轴承层(1)，轴承层(1)外设有主体层(2)，主体层(2)外设有耐磨层(3)，耐磨层(3)的厚度是齿轮齿高的2.5～3.5倍。

2.根据权利要求1所述的多层复合改性尼龙齿轮，其特征在于：所述耐磨层(3)的厚度是齿轮齿高的3倍。

3.根据权利要求1或2所述的多层复合改性尼龙齿轮，其特征在于：轴承层(1)厚度是齿轮分度圆直径的0.15～0.3倍。

4.根据权利要求1或2所述的多层复合改性尼龙齿轮，其特征在于：轴承层(1)厚度是5～10mm。

Images