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Authors
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Abstract(s)
The application of polymer gears is constantly growing due to their advantages over metal gears. This growth allows for diversification in gear usage, enabling the selection of the best combination for specific applications. The main advantages include reduced mass, cost savings, and the ability to operate without lubrication. Previous research has shown that hybrid polymer gears can also be a viable solution to some of these issues. Nonetheless, polymer gears still face challenges such as service temperature, load capacity, and wear during gear. For these reasons, understanding the mechanical and thermal properties of potential constituent materials is crucial to expanding their range of applications. This thesis provides a theoretical review of polymer gears, highlighting mechanisms to enhance their lifespan. The study also covers procedures for characterising
the materials, including mechanical and thermal properties. Numerical simulations were conducted and compared with experimental results from Pin-on-Disc tests, with contact temperature recorded during the experiments. The data were obtained and analyzed using various tools, including MountainsLab
10, Minitab, PrePoMax, KISSsoft and ThermaCAM Researcher. The results indicate that the mould temperature during injection influences mechanical, thermal, and tribological properties. Furthermore, it was concluded that PA6-GF, despite its high rigidity, does not exhibit favourable tribological properties, resulting in a higher wear coefficient compared to POM.
A aplicação das engrenagens poliméricas está em constante e acelerado crescimento devido `as suas vantagens em relação `as engrenagens metálicas. Este crescimento permitirá diversificar o uso das engrenagens, permitindo obter a melhor combinação para a aplicação desejada. As principais vantagens serão a diminuição da massa, o custo e ainda a possibilidade de poderem trabalhar sem lubrificação. Com base em trabalhos anteriores conseguiu-se perceber que as engrenagens híbridas poliméricas também podem ser uma solução viável para alguns destes problemas. Porém as engrenagens poliméricas ainda apresentam alguns problemas como o trabalho a altas temperatura, a capacidade de carga e o desgaste aquando do engrenamento. Por estes motivos procura-se entender quais as propriedades mecânicas e térmicas dos materiais que as podem vir a constituir, com vista a melhorar a sua gama de aplicações. Esta tese apresenta uma revisão teóricas das engrenagens poliméricas, com a divulgação de mecanismos para aumentar a sua vida útil. Também foram abordados os procedimentos para a caracterização dos materiais em estudo, entre propriedade mecânicas e térmicas. Foram realizados simulações numéricas e comparadas com os resultados experimentais executados durante o ensaio Pino-Disco. A temperatura do contacto foi registada durante o ensaio. Os dados foram obtidos e analisados com diversas ferramentas como Mountains, Minitab, PrePoMax, KISSsoft e ThermaCAM Researcher. Os resultados obtidos revelam que a temperature de molde durante injeção influencia as propriedades mecânicas, térmicas e tribológicas. Concluiu-se ainda que o PA6-GF, apesar de elevada rigidez, não apresenta boas propriedades tribológicas, resultando num coeficiente de desgaste superior ao do POM.
A aplicação das engrenagens poliméricas está em constante e acelerado crescimento devido `as suas vantagens em relação `as engrenagens metálicas. Este crescimento permitirá diversificar o uso das engrenagens, permitindo obter a melhor combinação para a aplicação desejada. As principais vantagens serão a diminuição da massa, o custo e ainda a possibilidade de poderem trabalhar sem lubrificação. Com base em trabalhos anteriores conseguiu-se perceber que as engrenagens híbridas poliméricas também podem ser uma solução viável para alguns destes problemas. Porém as engrenagens poliméricas ainda apresentam alguns problemas como o trabalho a altas temperatura, a capacidade de carga e o desgaste aquando do engrenamento. Por estes motivos procura-se entender quais as propriedades mecânicas e térmicas dos materiais que as podem vir a constituir, com vista a melhorar a sua gama de aplicações. Esta tese apresenta uma revisão teóricas das engrenagens poliméricas, com a divulgação de mecanismos para aumentar a sua vida útil. Também foram abordados os procedimentos para a caracterização dos materiais em estudo, entre propriedade mecânicas e térmicas. Foram realizados simulações numéricas e comparadas com os resultados experimentais executados durante o ensaio Pino-Disco. A temperatura do contacto foi registada durante o ensaio. Os dados foram obtidos e analisados com diversas ferramentas como Mountains, Minitab, PrePoMax, KISSsoft e ThermaCAM Researcher. Os resultados obtidos revelam que a temperature de molde durante injeção influencia as propriedades mecânicas, térmicas e tribológicas. Concluiu-se ainda que o PA6-GF, apesar de elevada rigidez, não apresenta boas propriedades tribológicas, resultando num coeficiente de desgaste superior ao do POM.
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Keywords
DMA DSC Gear Polymer Roughness Wear Desgaste Engrenagem Polimérica Rugosiadde