thumb|Przykłady kół zębatych o zębach prostych i śrubowych Koło zębate – element czynny przekładni zębatej oraz element innych mechanizmów takich jak sprzęgło zębate, pompa zębata i innych.

W skład koła zębatego wchodzą: wieniec zębaty piasta łącznik (łączący piastę i wieniec).

W niektórych kołach zębatych, szczególnie tych o niewielkiej liczbie zębów i małej średnicy, nie występuje łącznik, a wieniec zębaty spełnia jednocześnie rolę piasty. Takiego rodzaju koło zębate nazywa się zębnikiem. Zębnik często nacięty jest bezpośrednio na wale i tworzy z nim integralną całość lub osadzony jest na nim za pomocą połączenia wciskowego.

Wieniec zębaty składa się z zębów i wieńca, z którego zęby wystają. Przestrzenie pomiędzy zębami nazywane są wrębami.

Parametry koła zębatego thumb|Parametry koła zębatego i zębów thumb|Ząb koła zębatego – liczba zębów – średnica podziałowa średnica okręgu, na którym szerokość wrębu jest równa grubości zęba – średnica wierzchołkowa średnica okręgu przechodzącego przez wierzchołki zębów – średnica stóp średnica okręgu przechodzącego przez dna wrębów – średnica koła zasadniczego średnica wyobrażalnego koła, z którego rozwijane są zarysy ewolwentowe boków zębów – podziałka obwodowa odległość jednoimiennych boków zębów mierzona na łuku koła podziałowego – podziałka zasadnicza podziałka mierzona wzdłuż łuku koła zasadniczego – moduł zęba parametr charakteryzujący wielkość zębów koła zębatego. Moduły kół współpracujących muszą być takie same. Moduł zęba jest wielkością znormalizowaną przez Polską Normę PN/M-88502. Oblicza się go ze wzoru – wysokość zęba suma wysokości głowy i stopy zęba – wysokość głowy zęba – wysokość stopy zęba – współczynnik wysokości zęba wysokość głowy zęba wyrażona w krotności modułu zęby normalne stosowane w większości przekładni zębatych zęby niskie stosuje się w przekładniach zębatych stożkowych o zębach łukowych, w których koło małe ma niewielką liczbę zębów (od 5 do 10), w przekładniach ślimakowych, w sprzęgłach zębatych, w ewolwentowych połączeniach wielowypustowych zęby wysokie stosowane w pompach zębatych. – współczynnik korekcji przesunięcie zarysu odniesienia przy wykonywaniu koła zębatego wyrażone w krotności modułu koło niekorygowane odsunięcie zarysu odniesienia np. dla uniknięcia podcinania zębów dosunięcie zarysu odniesienia – luz wierzchołkowy zwykle 0,2–0,25 modułu

Kształt linii zęba zęby proste zęby śrubowe zęby daszkowe (w przekładniach walcowych) zęby krzywoliniowe (w przekładniach stożkowych)

Mechanika zazębienia thumb|Schemat mechaniki zazębienia thumb|Animacja zazębienia

Podczas obrotu kół dwa współpracujące zęby otaczają się jednocześnie także, ślizgając się po sobie. Ten poślizg jest niekorzystnym, lecz niemożliwym do uniknięcia zjawiskiem. Tylko w bardzo wąskim zakresie, który teoretycznie sprowadza się do jednego punktu występuje czyste toczenie się zębów bez poślizgu. Punkt ten nazywa się punktem tocznym, który wyznacza koło toczne o średnicy Koła toczne dla obu współpracujących kół są styczne w punkcie

Punkty styku zębów w czasie obrotu układają się na odcinku ( ) zwanym odcinkiem przyporu. Kąt zawarty między tym odcinkiem a linią styczną do kół tocznych w punkcie tocznym jest zwany kątem przyporu i jest jednocześnie parametrem ewolwenty. Zarys nominalny, powszechnie używany w budowie maszyn i przyjęty przez praktycznie wszystkie normy na całym świecie ma kąt przyporu Jednocześnie dla zarysu nominalnego średnice podziałowe kół pokrywają się z kołami tocznymi.

Obliczenia wytrzymałościowe Ze względu na złożoność zjawisk zachodzących w uzębieniu niemożliwe jest stworzenie analitycznej metody obliczania wytrzymałości zęba. Tradycyjnie stosowane są tu metody parametryczne, które pozwalają uwzględnić szereg parametrów pracy przekładni takich jak – przenoszona moc, prędkość kół, wielkość, przełożenia, liczba zębów, intensywność pracy, rodzaj smarowania oraz chłodzenia itp. parametry związane są empirycznymi formułami i w ostateczności pozwalają na obliczenie minimalnego wymaganego modułu zęba.

Współczesna technologia dostarcza komputerowych metod modelowania zjawisk wewnątrz obciążonych części maszyn, także i kół zębatych, co znacznie ułatwia przeprowadzenie ewaluacji konstrukcji.

Szczególnym przypadkiem kół zębatych są: koła w kształcie owalu albo serca stosowane w przekładniach o przełożeniu zmiennym w czasie każdego obrotu, które mimo odmiennego kształtu są nazywane kołami zębatymi koła przekładni łańcuchowej o zmiennym przełożeniu składające się z ruchomych segmentów wycinek koła stosowany w przekładniach o niepełnym obrocie np. w mechanizmie podniesienia działa.

Obliczenia wytrzymałościowe dla koła zębatego walcowego prostego: Obliczenie modułu z warunku na zginanie Obliczenie modułu z warunku na naciski powierzchniowe Dobór modułu według tablicy Obliczenie pozostałych parametrów koła zębatego

Obliczenia 0. Zaczynamy od określenia danych wstępnych: – przełożenie,

gdzie: (współczynnik nadwyżek dynamicznych, zależy od prędkości obwodowej koła), lub (współczynnik zależny od liczby przyporu), (współczynnik przeciążenia zależny od warunków pracy).

1. Moduł z warunku na zginanie:

– średnica podziałowa, – szerokość wieńca,

gdzie: – z tablic.

2. Obliczanie zębów na naciski powierzchniowe:

gdzie: – moduły Younga materiałów uzębień w MPa, – kąt przyporu, – siła nacisku kół na siebie, – tzw. czynna szerokość uzębienia (grubość koła) w mm, – przełożenie.

Obróbka uzębień thumb|250px|Frezowanie obwiedniowe frezem ślimakowym

Występuje wiele metod kształtowania uzębień kół zębatych wykonanych z metalu: kształtowe frezowanie frezem modułowym krążkowym frezowanie frezem palcowym dłutowanie struganie przeciąganie wycinanie elektroerozyjne (obróbka elektroerozyjna – WEDM) kopiowe struganie według kopiału obwiedniowe dłutowanie metodą Maaga dłutowanie metodą Fellowsa struganie metodą Sunderlanda frezowanie obwiedniowe frezem ślimakowym walcowym lub globoidalnym frezowanie frezem ślimakowym stożkowym frezowanie głowicą frezową z zębami ustawionymi według okręgu frezowanie głowicą frezową z zębami ustawionymi według spirali (spiral) Archimedesa

Koła zębate z tworzyw sztucznych wykonywane są głównie metodą wtryskiwania.

Zobacz też przednie zębatki rowerowe tylne koła zębate roweru

Przypisy

Kategoria:Części maszyn zębate