Ozubené kolo: Princip fungování a typy

Ozubené kolo je základní konstrukční součástí převodovek a dalších strojů. Ozubené kolo je disk, který má po obvodu tvarově definované zuby a je uzpůsoben k přenosu krouticího momentu mezi osami (hřídeli) nebo otočnými součástkami stroje. Takto zabírající kola nazýváme ozubeným soukolím. Ozubená kola jsou strojní součásti, jimiž se převádí točivý pohyb a přenáší mechanická energie z jednoho hřídele na druhý.

Vyrábějí se především z oceli, ale i z dalších materiálů. Pro lehké převody je možno ozubená kola vyrábět z plastů (např. hračky). Jednoduchý převod se skládá z dvojice kol, zpravidla z malého (pastorek) a velkého ozubeného kola. Složený převod je převod, kdy je v záběru více několik dvojic ozubených kol. Je-li v záběru několik dvojic kol, nazýváme toto soukolím složeným.

Geometrie ozubení

Tyto požadavky mají vliv na volbu profilu boku zubu. Nejrozšířenějším profilem boku zubu je s evolventními boky zubů, v některých případech s cykloidními boky zubů. Požadavku stálosti převodového poměru vyhovuje evolventa a cykloida, požadavku k vyloučení odchylky vypočítané vzdálenosti (teoretické) os, splňuje jen evolventa. Z hlediska mechanických ztrát při pohybu je výhodnější cykloida.

Běžná geometrie (běžné ozubení) je ozubení, při němž libovolné ozubené kolo daného modulu může zabírat s jiným libovolným kolem stejného modulu při normální vzdálenosti os. Korigovaná geometrie je změna tvaru ozubení, používaná např. k zesílení paty, zmenšení skluzu, k dosažení potřebné vzdálenosti os a dalších úprav.

Na animovaném obrázku je znázorněn příklad pro evolventní ozubení, kdy kolo na levé straně je hnací, kolo na pravé straně je hnané. Podle úhlu natočení se mění bod na boku ozubení, přes který se přenáší síla.

Čtěte také: WC závěsné: vodorovný odpad a Rimfree

Typy ozubených kol

Existuje několik typů ozubených kol, které se liší tvarem zubů a uspořádáním hřídelů:

• Čelní kola s přímými zuby: Jsou nejčastěji používaná ozubená kola. Přímé zuby jsou určeny pro rovnoběžné osy hřídelů. Při konstrukci soukolí je požadován určitý převodový poměr i = n1/n2.
• Čelní kola s šikmými zuby: Mají tu výhodu, že mají plynulejší a delší záběr, tišší chod a menší mezní počet zubů. Nevýhodou je vznik axiální síly.
• Čelní kola s šikmým Novikovým ozubením: Tedy ozubení s kruhovými boky určené pro převody velkých výkonů, má velkou účinnost a mnoho dalších předností.
• Čelní kola s vnitřním ozubením: Se konstruují jako věnec, na jehož vnitřní straně je ozubení, do kterého zapadá pastorek.
• Kuželová kola s přímými zuby: Se používají pro různoběžné osy hřídelů se společným průnikem os.
• Kuželová kola se šikmými zuby: Mají příznivější provozní charakteristiky podobně jako u čelního ozubení a lépe se přizpůsobují deformacím hřídelů za provozu. Ozubení se šikmými zuby je složitější než u čelních ozubení.
• Kuželová kola se zakřivenými zuby: Se také nazývají se spirálními zuby a mají příznivější provozní charakteristiky podobně jako u čelního ozubení a lépe se přizpůsobují deformacím hřídelů za provozu.
• Šroubové soukolí: Je ozubené soukolí pro mimoběžné osy hřídelů, protože při otáčení vzniká posun, tj. šroubový pohyb. Takovéto soukolí je možno vytvořit pouze, jsou-li kola částmi rotačních hyperboloidů.
• Šneková soukolí: Jsou určena pro převody mezi mimoběžnými hřídeli s úhlem 90°. Umožňují dosáhnout velkých převodových poměrů. Nevýhodou je nižší účinnost oproti čelním nebo kuželovým soukolím.

Modul ozubení

Modul je poměr průměru roztečné kružnice a počtu zubů. Je to základní katalogový údaj u ozubených kol. Modulem se určuje "hrubost" (nebo "jemnost") ozubení, a tedy hlavně velikost ozubeného kola. Modul se vybírá podle výkonu, který musí dané kolo přenášet.

Výroba ozubených kol frézováním

Při výrobě ozubených kol frézováním dělicím způsobem se používají tvarové frézy, kotoučové modulové frézy nástrčné(nejběžnější) a modulové frézy stopkové tzv.čepové . Kotoučová modulová fréza vykonává hlavní řezný pohyb, stůl s obrobkem se pohybuje proti otáčení frézy. Obrobek je upnut v dělicím přístroji, který zajišťuje potřebný dělicí pohyb.

Modulová fréza je ustavena přesně do osy obrobku její dráha musí být s touto osou rovnoběžná. Můžeme upínat i frézovat více obrobků najednou. U menších modulů frézujeme zubní mezeru na jeden záběr. U větších modulů obvykle dva - jeden hrubovací, druhý načisto. Dělicím pohybem přímým, převodovým nebo diferenciálním pootočíme obrobek vždy o jednu zubovou rozteč.

Protože není ekonomické na každý počet zubů daného modulu mít jeden kus modulové frézy odpovídající evolventě zubu takového kola vyrábí se frézy v sadách. Sady jsou 26ti, 15ti, a 8mi členné. Frézování ozubených kol dělící metodou není moc přesné, a ozubené soukolí takto vyrobené se po sobě nepřesně odvaluje.

Čtěte také: Informace o KOLO Rimfree

V případě výroby ozubených kol dělící metodou pomocí kotoučové modulové(tvarové) frézy je třeba mít na zřeteli, že frézy jsou vyráběny na řezání zubů v určitém úhlu záběru. Do nějaké doby to býval úhel záběru 15 °, ale ten se časem ukázal jako nevyhovující z důvodu potřebného většího minimálního počtu zubů (cca 25) aniž by došlo k výraznému podřezání zubů v patě.

Co se týče šikmého ozubení tak platí pravidlo mimoběžnosti os obráběného kola a modulové frézy o úhel stoupání šroubovice. Aby šroubovice probíhala v celé délce obráběného kola ve stejném úhlu je třeba doplnit obráběnému kolu přídavný pohyb za pomoci výměnných ozubených kol a jeho spojení do soustavy dělička-posuvový šroub stolu.

Čtěte také: Střední škola ekologická – 3. kolo přijímacího řízení

tags: #ozubené #kolo #princip #fungování

Oblíbené příspěvky:

• Témata pro dizertační práce v ekologii
• Více o Rámcové úmluvě OSN
• Co obnáší role mladého myslivce a ochránce přírody?
• Recyklace stavebního odpadu
• Třídění odpadu Jihlava