Acetal-Zahnräder demonstrieren Leistungsfähigkeit des Antriebsstrangs
Ein Projekt der Bradley University zum Thema Lightweight Urban Vehicle zeigt, wie Acetal-Zahnräder - insbesondere Zahnräder aus Delrin®-Acetalharz - Festigkeit, Zähigkeit und geringe Reibung bieten. Die Konstruktionslösung musste stark genug sein, um die in den Antriebssystemen auftretenden Belastungen aufzunehmen. Außerdem mussten Geräusche und Gewicht reduziert werden, die bei Metallgetrieben üblich sind.
Metall ersetzen, Gewicht reduzieren
Als Martin Morris, Professor für Maschinenbau an der Bradley University, mit der Aufgabe konfrontiert wurde, ein emissionsfreies Fahrzeug zu entwerfen und herzustellen, war das Gewicht ein wichtiger Faktor. Seine Lightweight Urban Vehicle-Lösung ist ein dreirädriges, als Motorrad zugelassenes Fahrzeug, das zwei Personen mit Gepäck befördert und 430 Pfund wiegt. Es bietet regeneratives Bremsen, eine Höchstgeschwindigkeit von 45 mph und eine Reichweite von 40 Meilen. Das Bradley-Entwicklungsteam behauptet, dass der Betrieb 0,6 Cent pro Kilometer kostet.
Acetal-Zahnräder im Vergleich zu Metall-Zahnrädern
Mehrere Acetal-Zahnräder, die im Antriebsstrang des Fahrzeugs verwendet werden, wurden in aufwändiger Weise aus Delrin® hergestellt. Konstruktions- und Fertigungsunterstützung für das Projekt wurde von Winzeler Gear, Harwood Heights, Illinois, geleistet. Die Zahnräder sind mit Bedingungen konfrontiert, die herkömmliche Konstrukteure bisher als unzulässig für Standard-Acetal-Material angesehen haben.
Mike Cassata, Konstrukteur bei Winzeler Gear, bestätigt: "Die Hochleistungseigenschaften eines homopolymeren Acetals können das Drehmoment und die Last bewältigen und gleichzeitig eine niedrige Reibung und ein geringes Geräusch erzeugen." Er fügte hinzu, dass die Planetengetriebe aus Delrin® POM Polyoxymethylenacetal dem Drehmoment eines 25-PS-Motors bei 6.000 U/min standhalten müssen.
Entwicklung neuer Verwendungsmöglichkeiten für POM
Der erfolgreiche Einsatz von Delrin® für Zahnräder im Lightweight Urban Vehicle trägt dazu bei, das traditionelle Vorurteil zu widerlegen, dass POM den rauen Bedingungen in Getriebeanwendungen nicht standhalten kann. Es fällt nicht schwer, sich vorzustellen, dass derartige Getriebe auch in kleinen Motoren, wie sie in Aufsitzrasenmähern und Golfwagen zu finden sind, eingesetzt werden. Tatsächlich wird dies der Schwerpunkt der nächsten Generation von Designstudenten sein, wo die jungen Designer aufgefordert werden, noch mehr Gewicht und Lärm aus dem Fahrzeug herauszuholen, indem sie mehr Delrin® in den Getrieben und Gehäusen verwenden.
"Da sich die Welt verändert, müssen wir viele unserer vorgefassten Meinungen in Frage stellen. Wir brauchen auch mehr ganzhirniges, vor allem rechtshirniges Denken, um innovativ zu sein", schloss John Winzeler, Präsident von Winzeler Gears und ein leidenschaftlicher Befürworter von Schülerwettbewerben und Kunstprogrammen. "Studentische Designwettbewerbe, wie der von Martin Morris an der Bradley University initiierte, sind eine großartige Möglichkeit, unsere Vorurteile zu hinterfragen und neue Ideen anzuregen".
Kosteneinsparungen sind bei Delrin® Standard
Acetal-Zahnräder bieten Kosten-, Konsistenz- und Liefervorteile gegenüber Metall oder anderen Kunststoffen. Sie können aus Delrin® POM-Stangen oder -Platten gefertigt werden, was zu einer erheblichen Kosten- und Zeitersparnis führt und gleichzeitig mechanische Eigenschaften bietet, die mit denen von spritzgegossenen Zahnrädern vergleichbar sind. "Wir können innerhalb von Wochen vom Entwurf bis zum bearbeiteten Modell gehen, und das mit einer geringen Investition in Werkzeuge", sagt Cassata.
