Koło zębate w teorii

W poprzednim wpisie opisywaliśmy proces tworzenia koła zębatego od podstaw. Skoro już wiemy, jak ono powstaje, chętnie podzielimy się naszą wiedzą, zawierając zarówno informacje teoretyczne dotyczące kół zębatych, jak i przykłady praktycznego zastosowania tego wynalazku. Serdecznie zachęcamy do bliższego zapoznania się z tym niepozornym, a jakże istotnym elementem każdego zakładu przemysłowego.

Informacje wstępne

Koło zębate jest czynnym elementem wielu mechanizmów opartych na przekładniach, pompach czy sprzęgłach. Dzięki jego zastosowaniu możliwe jest wykonywanie pracy wymagającej znacznej mocy i przełożenia, niemożliwej lub nieopłacalnej do wykonania za pomocą siły ludzkich mięśni. Koło zębate składa się z wieńca zębatego, piasty i łącznika. W modelach niewielkich rozmiarów lub tych, o małej liczbie zębów, brak łącznika zastępuje wieniec, który pełni także rolę piasty. Koło zębate mocuje się na wale za pomocą jednego z trzech mocowań – wpustowego, wielowypustowego lub klinowego. Ostatnim elementem budowy koła zębatego są przestrzenie między zębami – nazywamy je wrębami. Linie zębów natomiast mogą przybierać różne kształty, w zależności od ich zastosowania – proste, śrubowe, daszkowe lub łukowe.

Na jakiej zasadzie działa koło zębate?

Obrót dwóch (lub więcej) kół wywołuje poślizg sąsiednich zębów, który mimo tego, że jest zjawiskiem niekorzystnym i sprzyjającym ich zużyciu, to jednak jest nieunikniony. Istnieje tylko jeden punkt, w którym podczas obrotu występuje toczenie bez poślizgu i występuje on dokładnie na środku odcinka styku zębów. Trudność sprawia więc stworzenie analitycznego sposobu na obliczenie wytrzymałości koła zębatego. Dzięki uwzględnieniu wielu czynników, takich jak moc, przełożenie, intensywność pracy, liczba zębów, chłodzenie, smarowanie, prędkość oraz wiele innych uwarunkowań możliwe jest określenie wytrzymałości koła za pomocą metody parametrycznej. Pozwala ona na wyliczenie minimalnych właściwości, jakie powinien posiadać optymalny produkt.

Oczywiście współcześnie, dzięki komputerowym symulacjom jest to o wiele łatwiejsze i znacznie bardziej precyzyjne. Postęp technologiczny pozwala na coraz dokładniejsze określenie parametrów idealnych, a tym samym zwiększenie jakości tych produktów.