Koła i listwy zębate z tworzywa

Grupa elementów, służących przeniesieniu napędu została powiększona o modułowe koła zębate walcowe o zębach prostych oraz listwy zębate. Nowe produkty są wykonane ze wzmocnionego włóknami szklanymi technopolimeru na bazie poliamidu – materiału stanowiącego nierdzewną alternatywę dla stali.

Listwy zębate, popularnie zwane zębatkami są częścią mechanizmów służących do przekazywania napędu, poprzez przekształcenie ruchu obrotowego koła zębatego (zwanego zębnikiem) w ruch liniowy i na odwrót. Takie rozwiązanie posiada szereg zalet, m.in.:

dużą sztywność

możliwość uzyskiwania wysokich prędkości przesuwu przy jednoczesnym zachowaniu precyzji

doskonałą wydajność

niemal nieograniczone długości prowadzenia liniowego, uzyskiwane poprzez łączenie listew w długie odcinki.

Najbardziej rozpoznawalnymi zastosowaniami mechanizmów zbudowanych na listwie i kole zębatym są napędy wykorzystywane w maszynach do obróbki metali, np. w wiertarce stołowej lub tokarce. W pierwszym urządzeniu zębatka umożliwia opuszczenie głowicy wraz z wiertłem. W kolejnym, mechanizm zębatkowy wykorzystywany jest do przesuwu wzdłużnego suportu, umożliwiając obróbkę skrawaniem. Na co dzień listwę zębatą można znaleźć w automatycznych napędach bramowych, w których silnik elektryczny za pośrednictwem koła zębatego przesuwa listwę zębatą na stałe przymocowaną do bramy.

„W przeciwieństwie do szeroko rozpowszechnionych wersji ze stali, koła ZCL i listwy zębate ZCR są wykonane ze wzmocnionego włóknami szklanymi technopolimeru na bazie poliamidu. Zastosowane materiały odznaczają się parametrami, które z powodzeniem mogą konkurować ze stalą, a dzięki unikalnym właściwościom tworzyw sztucznych znajdują zastosowanie wszędzie tam, gdzie tradycyjne rozwiązania się nie sprawdzają." – powiedział Filip Granowski, Dyrektor Zarządzający Elesa+Ganter Polska.

Wspomniane tworzywo cechuje się wysokimi wartościami dopuszczalnych obciążeń skręcających, wysoką wytrzymałością na rozciąganie (około trzykrotnie większą niż w przypadku żywicy acetalowej) oraz odpornością na temperatury nawet do 120°C. Ponadto omawiane listwy i koła zębate odznaczają się:

- niskim współczynnikiem tarcia, szczególnie w porównaniu ze stalą

- możliwością stosowania w miejscach, gdzie smarowanie musi być znacznie ograniczone lub nawet wyeliminowane

- odpornością na korozję atmosferyczną

- odpornością na działanie wielu czynników chemicznych

- cichszą pracą, niż w przypadku stalowych przekładni

- odpornością na drgania

- niską masą oraz wysoką odpornością na zużycie

W wyniku szeregu testów laboratoryjnych ustalono dane wytrzymałościowe poszczególnych elementów przekładni zębatych, np. wartości maksymalnych momentów obrotowych, które następnie sprawdzono za pomocą specjalnego oprogramowania. Pod uwagę wzięto wytyczne techniczne zebrane w dokumentacji VDI 2736, opracowanej przez niemieckie stowarzyszenie inżynierów, dotyczące projektowania kół i listew zębatych z tworzyw termoplastycznych.

Podstawowe dane wytrzymałościowe podano w kartach katalogowych – należy mieć jednak na uwadze, że są to wartości graniczne, powodujące np. zerwanie zęba. Każda aplikacja wymaga indywidualnego traktowania przez konstruktora, uwzględnienia rzeczywistych warunków pracy i otoczenia oraz dobrania odpowiedniego współczynnika bezpieczeństwa.

Listwa zębata jest teoretycznie kołem zębatym o nieskończonej średnicy podziałowej, dlatego wszelkie obliczenia dla pary kół i pary „listwa + koło" są identyczne. Prawidłową współpracę obu elementów zapewnia moduł, który jest podstawowym parametrem określającym wymiar zębów i kół zębatych. Elementy, które mają ze sobą współpracować muszą posiadać również taki sam kąt przyporu α. Moduły kół współpracujących muszą być takie same, a zarysy zęba muszą być ze sobą sprzężone.

W przeciwieństwie jednak do kół zębatych walcowych, najistotniejszym parametrem określającym wytrzymałość mechaniczną listew zębatych jest siła maksymalna Fmax, jaką może przenieść pojedynczy ząb. Ten element przekładni nie przenosi bowiem żadnego momentu obrotowego. Wartość ta jest niezależna od długości zębatki – w danej chwili tylko jeden ząb pracuje w optymalnych warunkach. Zwiększenie ilości zazębionych zębów nie zwiększy liniowo maksymalnej siły.

Elementy przekładni wykonane ze wzmocnionego technopolimeru na bazie poliamidu są skuteczną alternatywą dla metalowych elementów przeniesienia napędu i mogą być stosowane:

- we wszelkich aplikacjach wymagających redukcji hałasu: sprzęt AGD, urządzenia do druku i drukarki 3D

- dla potrzeb zmniejszenia smarowania – w maszynach do pakowania żywności, przenośnikach pracujących w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym

- w środowiskach wymagających odporności na korozję i w agresywnym środowisku np. myjki do butelek, myjnie samochodowe

- w miejscach wymagających ogólnej redukcji masy (urządzenia przenośne) i uzyskiwania dużych prędkości na małych odcinkach np. paletyzatory bramowe, roboty gantry, owijarki.

Strona katalogowa prezentowanych produktów:

Listwy zębate ZCR

Koła zębate ZCL