Koła zębate muszą być produkowane z niezwykle twardej stali, która będzie odporna na ścieranie, korozję i uszkodzenia mechaniczne. Zastosowanie zębatek w różnego rodzaju maszynach i urządzeniach wymaga dobierania ich pod względem parametrów technicznych. Z tego tekstu dowiesz się, czym jest moduł zębatki i jak się go oblicza.
Cechy koła zębatego
Koła zębate to części wykorzystywane do maszyn i urządzeń w celu zmiany momentu obrotowego, prędkości kątowej i kierunku. Są to najważniejsze elementy przekładni pracujących z kołem, tarczą lub listwą modułową zębatą. W każdym kole zębatym wyróżnia się:
- liczbę zębów (z),
- średnicę podziałową (d),
- średnicę wierzchołkową (da),
- średnicę stóp (df),
- średnicę koła zasadniczego (db),
- podziałkę obwodową (p),
- podziałkę zasadniczą (pb),
- wysokość zęba (h),
- wysokość głowy zęba (ha),
- wysokość stopy zęba (hf),
- współczynnik wysokości zęba (y),
- współczynnik korekcji (x),
- luz wierzchołkowy (c),
- moduł zęba (m).
Moduł to wielkość umożliwiająca określenie wymiarów zębów i kół zębatych wynikająca z warunków wytrzymałościowych. Jest to parametr stosowany przy doborze zębatek, które mają ze sobą współpracować. Bez względu na wielkość zębatek ich moduł musi pozostać taki sam. Niedopasowanie prowadzi do niepoprawnego zazębiania się, co może skończyć się szybkim starciem zębów.
Normalizacja i wzór
Moduł koła zębatego jest to wielkość znormalizowana przez polską normę PN-ISO 54:2001 Przekładnie zębate walcowe ogólnego przeznaczenia oraz dla przemysłu ciężkiego – Moduły. Możliwe jest stosowanie innych wartości modułów niż te, które zostały podane w normie, lecz wiąże się to z produkcją niestandardowych narzędzi zdatnych do wykonywania kół zębatych o takich modułach. W celu wyliczenia modułu zębatki należy posłużyć się wzorem:
m = ⌀/(T+2).
- m – moduł zębatki,
- ⌀ – średnica zębatki,
- T- ilość zębów.
Moduły kół zębatych zostały znormalizowane razem z parametrami podziałek, wysokością głowy zęba, wysokością stopy i całkowitą wysokością zęba. Współczynnik wysokości zęba wyrażony jest w krotności modułu. W większości przypadków stosuje się zęby normalne y = 1. Poniżej tej wartości są zęby niskie stosowane w przekładniach zębatych stożkowych o zębach łukowych, w których koło małe ma liczbę zębów od 5 do 10, w przekładniach ślimakowych, w przekładniach zębatych oraz w ewolwentowych połączeniach wielowypustowych. Wartość powyżej 1 stosuje się w pompach zębatych. W zębach normalnych wysokość głowy jest równa modułowi, a wysokość stopy wynosi 1,2 mm. Po dodaniu można uzyskać całkowitą wysokość zębów normalnych, czyli 2,2 mm.
Przeliczenie z systemu calowego
Nieco inaczej to wygląda w krajach, które posługują się systemem calowym. Moduł określa się mianem Diametral Pitch. Jest to wielkość, która przedstawia liczbę zębów koła zębatego na jeden cal angielski średnicy koła podziałowego. Wzór prezentuje się następująco:
DP = z/d”
- DP – Diametral Pitch,
- z – ilość zębów,
- d” – średnica koła wyrażona w calach.
Pod ilość zębów można podstawić d/m, czyli średnicę koła podziałowego wyrażoną w milimetrach przez moduł. Natomiast średnicę koła podziałowego zamienić z cali na milimetry (1 cal angielski = 25,4 mm). W ten sposób otrzymujemy wzór zamiany DP = 25,4/m.