专利名称：多层复合改性尼龙齿轮的制作方法
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。[0016]6、振动小，低噪音。7、具有很好的自润滑性。
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 IOmm0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°C、 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°C、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勻 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°C、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(I)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°C ；(3)将步骤⑵中的材料加入熔融炉中，在130 160°C、0. IlMPa的压力下持续 7 10秒后加入固化剂，混合均勻后浇入模具，静置脱模后得到轴承层的毛胚，将毛胚放入 IOO0C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°C ；(5)将步骤(I)B中得到的主体层材料加入熔融炉中，在130 160°C，0. IlMpa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°C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°C ；(8)将步骤(I)C中得到的耐磨层材料加入熔融炉中，在130 160°C，0. IlMpa压 力下持续7 10秒后加入固化剂均勻混合，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°C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。
权利要求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 IOmm0
专利摘要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。
文档编号F16H55/17GK201672030SQ20102013696
公开日2010年12月15日 申请日期2010年3月22日 优先权日2010年3月22日
发明者郭文学 申请人:郭文学