Profitez de l'avantage du design Delrin
Obtenez des solutions aux défis les plus difficiles en matière d'engrenages en vous adressant aux experts Delrin® pour une analyse par éléments finis (FEA).
L'équipe de conception de Delrin® est prête à collaborer avec vous pour concevoir l'engrenage optimal.
Du calcul manuel à l'analyse par éléments finis, nous pouvons prédire avec précision le comportement du matériau Delrin® pour vous aider à concevoir de meilleurs engrenages.
Logiciel de conception d'engrenages
Pour le travail de simulation, Delrin® utilise un logiciel commercial de conception d'engrenages qui est largement utilisé dans l'industrie pour soutenir la conception d'engrenages en plastique et qui incorpore dans ses calculs les normes VDI (2736) les plus pertinentes.
Pour les engrenages en plastique, il peut prédire :
- Modes de rupture
- Calcul de l'usure
- Analyse de contact
- Calcul du jeu de fonctionnement
Un certain nombre de grades de Delrin® ont été caractérisés spécifiquement pour ce type de logiciel de conception d'engrenages afin d'inclure des données générales sur les matériaux, la fatigue de la racine et les facteurs d'usure.
Le logiciel est utilisé de préférence comme outil de sélection pour minimiser les essais de matériaux à effectuer.
Techniques d'analyse par éléments finis (FEA) appliquées aux engrenages
L'équipe d'ingénierie assistée par ordinateur (IAO) de Delrin® offre des compétences de classe mondiale pour aider les clients dans le développement de leurs produits.
L'un de ces exemples est la conception FEA pour les engrenages en plastique, qui offre une simulation réaliste de la durée de vie, de la durabilité et de la répartition de la charge des engrenages en plastique.
Elle est capable de capturer les mécanismes d'endommagement progressif, de plasticité et de déformation cyclique et fournira des informations précieuses au cours du processus de conception.
Dans l'exemple de la figure 1, un jeu d'engrenages de 40 dents et de 0,8 module a été modélisé, l'engrenage d'entraînement et l'engrenage entraîné étant identiques.
Lors des essais de résistance à la fatigue, les engrenages tournaient à 100 tr/min à un couple de 3 N-m, la rupture se produisant généralement au bout de 10 minutes environ.
Les mêmes engrenages ont été modélisés par les ingénieurs de Delrin® à l'aide d'un programme d'éléments finis, comme le montre l'illustration.
L'engrenage entraîné était fixe sur son diamètre intérieur, tandis que l'engrenage moteur avait un couple de 3 N-m uniformément réparti sur son diamètre intérieur.
Le matériau utilisé pour ce test était le Delrin® 100P.
Dans une analyse non linéaire par éléments finis, la charge est appliquée par incréments jusqu'à ce que la charge maximale soit atteinte.
La figure 2 illustre certains de ces incréments.
Pour chaque incrément successif, les contraintes de Von Mises sont plus élevées et s'étendent à un plus grand nombre de dents au fur et à mesure que celles-ci entrent en contact.
La figure 3 montre les contraintes de Von Mises dans les engrenages d'essai à la charge maximale de 3 N-m.
Cette figure montre qu’au couple maximum, trois jeux de dents sont en contact simultanément, ce qui entraîne une certaine répartition de la charge.
Cependant, la limite d'élasticité est dépassée à quelques endroits.
Dans ce cas, lorsque les contraintes répétées sont supérieures à la limite d'élasticité, une fatigue oligocyclique se produit. Cela signifie que la défaillance se produit après un nombre relativement faible de cycles. Cet exemple montre que le logiciel prédit avec précision le mode de défaillance pour des nombres de cycles relativement faibles, comme l'ont validé les essais.
Chaque cas est différent, mais en effectuant de telles simulations, les ingénieurs de Delrin® peuvent mettre en évidence les problèmes potentiels et vous aider à optimiser la conception des engrenages pour une durée de vie plus longue.