Delrin® 디자인 이점 활용하기
유한 요소 해석(FEA) 전문가에게 문의하여 가장 까다로운 기어 문제도 해결할 수 있는 솔루션을 얻으세요.
Delrin® 설계 팀은 최적의 기어를 설계하기 위해 고객과 협력할 준비가 되어 있습니다.
수동 계산부터 고급 FEA까지, Delrin® 소재 거동을 정확하게 예측하여 더 나은 플라스틱 기어를 설계하는 방법을 알고 있습니다.
기어 디자인 소프트웨어
시뮬레이션 작업을 위해 Delrin®은 플라스틱 기어 설계를 지원하기 위해 업계에서 널리 사용되는 상용 기어 설계 소프트웨어를 사용하며 가장 관련성이 높은 VDI(2736) 표준을 소프트웨어 계산에 통합합니다.
플라스틱 기어의 경우 예측할 수 있습니다:
- 장애 모드
- 마모 계산
- 연락처 분석
- 작동 백래시 계산
이러한 유형의 기어 설계 소프트웨어에는 일반 재료 데이터, 근피로 및 마모 요인을 포함하도록 여러 Delrin® 등급이 특별히 특성화되어 있습니다.
이 소프트웨어는 실행할 실제 재료 테스트를 최소화하기 위한 선별 도구로 사용하는 것이 가장 좋습니다.
기어에 적용된 유한 요소 분석(FEA) 기법
Delrin®의 고급 컴퓨터 지원 엔지니어링(CAE) 팀은 고객의 제품 개발을 지원하는 세계 최고 수준의 역량을 제공합니다.
플라스틱 기어의 수명, 내구성 및 하중 공유를 사실적으로 시뮬레이션하는 플라스틱 기어용 FEA 설계가 그 예입니다.
점진적인 손상, 가소성 및 주기적 변형 메커니즘을 캡처할 수 있으며 설계 과정에서 귀중한 인사이트를 제공합니다.
그림 1의 이 예에서는 구동 기어와 피동 기어가 동일한 40개의 톱니로 구성된 0.8 모듈 기어 세트를 모델링했습니다.
실제 기어 피로 수명 테스트에서 기어는 3N-m의 토크에서 100rpm으로 작동했으며, 일반적으로 약 10분 이내에 고장이 발생했습니다.
Delrin® 엔지니어는 유한 요소 프로그램을 사용하여 동일한 기어를 다음과 같이 모델링했습니다.
구동 기어는 ID에 고정되어 있었고, 드라이버는 ID에 3N-m 토크가 균일하게 분포되어 있었습니다.
이 테스트에 사용된 재료는 Delrin® 100P였습니다.
비선형 유한 요소 해석에서는 최대 하중에 도달할 때까지 하중이 점진적으로 적용됩니다.
그림 2는 몇 가지 증분을 보여줍니다.
이어지는 각 증분에서 폰 미제스 응력은 더 높아지며 톱니가 접촉할수록 더 많은 톱니로 분산됩니다.
그림 3은 최대 하중인 3 N-m에서 테스트 기어의 폰 미제스 응력을 보여줍니다.
이 그림은 최대 토크에서 세 세트의 톱니가 동시에 접촉하고 있으므로 일정량의 하중 공유가 발생한다는 것을 보여줍니다.
그러나 항복 응력이 몇 군데에서 초과되었습니다.
이 경우 반복 응력이 항복 응력을 초과하면 낮은 사이클 피로가 발생합니다. 즉, 비교적 적은 사이클 후에 고장이 발생합니다. 이 예는 테스트에서 검증된 바와 같이 소프트웨어가 상대적으로 낮은 사이클 수에서 고장 모드를 정확하게 예측한다는 것을 보여줍니다.
모든 경우가 다르지만, 이러한 시뮬레이션을 실행함으로써 Delrin® 엔지니어는 잠재적인 문제를 파악하고 서비스 수명을 연장하기 위해 기어 설계를 최적화하는 데 도움을 줄 수 있습니다.