Czym są koła zębate i jakie mają zastosowanie?

Czym są koła zębate i jakie mają zastosowanie?

Koła zębate to elementy przekładni odpowiedzialne za przekazywanie napędu. Mogą one różnić się budową, co ma wpływ na możliwość zastosowania danego modelu w konkretnym mechanizmie. Co to jest koło zębate? Jakie jest jego zastosowanie? Dowiedz się i sprawdź nasz poniższy artykuł.

Co to jest koło zębate?

Jak wspomniano we wstępie koło zębate to element mechanizmu bądź maszyny, który odpowiada za przenoszenie ruchu nie mającego poślizgu. Jest to możliwe dzięki zastosowaniu zębów, które są rozmieszczone na obwodach dwóch, współpracujących ze sobą kół, tworzących przekładnię zębatą. Jest ona stworzona z dwóch lub więcej kół, które się ze sobą zazębiają. Z czego natomiast składa się samo koło zębate? Z reguły zbudowane jest z wieńca zębatego, piasty oraz specjalnego łącznika, który łączy je ze sobą. Wieniec zębaty składa się natomiast z zębów oraz wieńca, z którego one wystają. Znajdująca się pomiędzy nimi przestrzeń to tak zwane wręby.
W tym miejscu warto wspomnieć, że istnieją różne rodzaje kół zębatych, a podstawowego podziału dokonuje się ze względu na kształt geometryczny bryły, na której zostały nacięte zęby. W efekcie wyróżnia się koła walcowe oraz stożkowe, a każde z tych kół dzieli się na kilka rodzajów, które określa się na podstawie rodzaju uzębienia. Klasyfikacja ta wygląda następująco:

Koła walcowe:
• mające zęby proste – to takie koła, których uzębienie zostało nacięte w sposób równoległy do osi koła,
• mające zęby skośne – uzębienie tych kół nacięto pod odpowiednim kątem względem osi koła,
• mające zęby daszkowe – w tym rodzaju kół na całej szerokości koła uzębienie złożone jest z odcinków zbudowanych z zębów skośnych lewych lub prawych,
• z uzębieniem wewnętrznym - posiadające uzębienie proste lub skośne nacięte na wewnętrznej powierzchni walca,
• typu zębatka – stanowiąca wycinek koła walcowego mającego nieskończenie dużą średnicę, co powoduje, że okrąg tego koła stanowi linię prostą.

Koła stożkowe:
• o zębach prostych – uzębienie tych kół jest nacięte wzdłuż tworzącej stożka,
• o zębach skośnych - uzębienie tego rodzaju kół jest nacięte pod odpowiednim kątem do tworzącej stożka,
• o zębach krzywoliniowych – są przypadkiem, w którym linie nie stanowią linii prostych,
• płaskie – zwane także zębatką pierścieniową lub koronową, ich kąt stożka podziałowego wynosi w tym przypadku 90º.

Z czego robi się koła zębate i jak je opisać?

Należy mieć świadomość, że koła zębate nazywane są modułowymi, ponieważ moduł to jeden z najważniejszych parametrów pozwalających dobrać części do maszyn przemysłowych. Odzwierciedla on bowiem odcinek średnicy okręgu podziałowego przypadający na jeden ząb koła. Koła zębate modułowe oprócz modułu opisują jeszcze inne parametry, do których należy:
• z – liczba zębów,
• d – średnica podziałowa,
• da – średnica wierzchołkowa,
• df – średnica stóp, średnica okręgu przechodzącego przez dna wrębów,
• db – średnica koła zasadniczego,
• p – podziałka obwodowa,
• pb – podziałka zasadnicza,
• m – moduł zęba,
• s – szerokość zęba,
• h – wysokość zęba, suma wysokości głowy i stopy zęba,
• ha – wysokość głowy zęba,
• hf – wysokość stopy zęba,
• c – luz wierzchołkowy, zwykle 0,2 modułu.

Ich znajomość jest niezbędna przy doborze części maszyn, ponieważ zastosowanie niewłaściwego koła zębatego sprawi nie tylko, że mechanizm nie będzie pracował właściwie, ale również może doprowadzić do jego uszkodzenia. Istotny jest również materiał, z którego zostało wykonane koło zębate, ponieważ musi charakteryzować się on odpowiednią trwałością. W związku z tym w przemyśle koła zębate powstają zazwyczaj z najtwardszych stopów stali. W zależności od zastosowania mogą być wykonane również z aluminium, żeliwa, czy stopów miedzi. Warto jednak mieć świadomość, że w prostych i tanich urządzeniach (najczęściej gospodarstwa domowego) koła zębate mogą być wykonane z różnego rodzaju tworzyw sztucznych.

Zastosowanie kół zębatych

Z pewnością nie każdy ma świadomość faktu, że koła zębate znajdują zastosowanie praktycznie wszędzie. W związku z tym występują nie tylko jako części do maszyn przemysłowych, ale również jako element przekładni zastosowanych w pojazdach, a nawet tradycyjnych zegarkach. W związku z tym należy pamiętać, że koła zębate znajdują się w każdym mechanizmie przenoszenia ruchu, a ich wynalezienie można uznać za krok milowy w rozwoju technologicznym ludzkości.
Podsumowując należy stwierdzić, że różnorodność kół zębatych pozwala zastosować je praktycznie wszędzie, a także dostosować do specyfiki danej maszyny, czy urządzenia. Oczywiście ważny jest również materiał, z którego zostaną wykonane, ponieważ to on w głównej mierze odpowiada za wytrzymałość koła.