Ozubené kolo

Z Multimediaexpo.cz

Nemáte oprávnění „upravit tuto stránku“. Důvod:

Můžete si prohlédnout a zkopírovat zdrojový kód této stránky:

[[Soubor:Spur Gear 12mm, 18t.png|thumb|Ozubené kolo]] '''Ozubené kolo''' je [[Kotouč|disk]], který má po obvodu tvarově definované [[zub]]y a je uzpůsoben k&nbsp;přenosu [[Krouticí moment|krouticího momentu]] mezi osami (hřídeli) nebo otočnými součástkami stroje. Ozubené kolo je základní konstrukční součástí [[převodovka|převodovek]] a dalších [[stroj]]ů. Ozubená kola jsou [[strojní součást]]i, jimiž se převádí [[rotace|točivý pohyb]] a přenáší [[mechanická energie]] z&nbsp;jednoho [[hřídel]]e na druhý. Používají se především pro převody se stálým poměrem a s&nbsp;malou osovou vzdáleností hřídelů. Vyrábějí se především z&nbsp;[[ocel]]e, ale i z&nbsp;dalších materiálů. Pro lehké převody je možno ozubená kola vyrábět z&nbsp;[[plast]]ů (např. hračky). S&nbsp;rozvojem nanotechnologií došlo i k&nbsp;miniaturizaci ozubených kol na rozměr, kdy zub kola má sílu několika atomů. Ozubená kola se vyrábějí několika způsoby, viz [[Výroba ozubených kol]]. == Použití == === Převody === * převod [[Moment síly|momentu síly]] * změna [[osa|osy]] nebo směru [[rotace|otáčení]] ** přenos kroutícího momentu mezi různoběžnými osami ** přenos kroutícího momentu mezi mimoběžným osami ** změna pohybu z [[rotační pohyb|otočného]] na [[posuvný pohyb|přímý]] nebo opačně s ozubeným hřebenem === Převod ozubenými koly === * Převod ozubenými koly může být jednoduchý nebo složený. ==== Jednoduchý převod ==== Jednoduchý převod se skládá z dvojice kol, zpravidla z malého (pastorek) a velkého ozubeného kola. Dvě vzájemně zabírající kola se také nazývají '''jednoduché soukolí'''. ==== Složený převod ==== Složený převod je převod, kdy je v záběru více několik dvojic ozubených kol. Je-li v záběru několik dvojic kol, nazáváme toto '''soukolím složeným''' <gallery> Image:Sprocket01ca.jpg|Jednoduchý převod Image:Sprocket01cb.jpg|Složený převod </gallery> == Rozdělení ozubených kol == === Podle vzájemné polohy os (hřídelí) === * '''rovnoběžné osy''': (čelní soukolí s vnějším nebo vnitřním ozubením) ** s vnějším ozubením ** s vnitřním ozubením * '''různoběžné osy''': (soukolí kuželová, úhel může být i jiný než 90°) * '''mimoběžné osy''': (šroubová soukolí válcová, soukolí šneková, soukolí hypoidní) <gallery> Image:Sprocket01a.jpg|Rovnoběžné osy, vnější ozubení, přímé Image:Sprocket01b.jpg|Rovnoběžné osy, vnitřní ozubení, přímé Image:Sprocket02.jpg|Různoběžné osy, vnější ozubení, přímé Image:Sprocket03.jpg|Mimoběžné osy, vnější ozubení, šikmé Image:Sprocket04.jpg|Mimoběžné osy, vnější ozubení, šnekové Image:Sprocket05.jpg|Mimoběžné osy, vnější ozubení, hypoidní </gallery> === Podle průběhu zubů === * '''čelní kola''': s přímými, šikmými, šípovitými, zakřivenými zuby * '''kuželová kola''': s přímými, šikmými, šípovitými a zakřivenými zuby Poznámka: * ''šípové ozubení je složení dvou šikmých ozubení (levé a pravé)'' * ''znak automobilky Citroen nese znázornění šípovitého ozubení'' :<gallery> Image:Sprocket06a.jpg|Čelní kolo, přímé zuby Image:Sprocket06b.jpg|Čelní kolo, šikmé zuby Image:Sprocket06c.jpg|Čelní kolo, šípovité zuby Image:Sprocket06d.jpg|Čelní kolo, zakřivené zuby Image:Sprocket07a.jpg|Kuželové kolo, přímé zuby Image:Sprocket07b.jpg|Kuželové kolo, šikmé zuby Image:Sprocket07c.jpg|Kuželové kolo, šípovité zuby Image:Sprocket07d.jpg|Kuželové kolo, zakřivené zuby </gallery> === Podle kinetických poměrů === * '''valivá soukolí''': boky zubů se po sobě "odvalují" * '''šroubová soukolí''': boky zubů se o sebe "otírají" <gallery> Image:Sprocket01a.jpg|Valivé soukolí Image:Sprocket04.jpg|Šroubové soukolí </gallery> == Požadavky na ozubená kola == === Rovnoměrný přenos otáček === Při rovnoměrném otáčení hnacího kola se musí i hnané kolo otáčet rovnoměrně. === Minimalizace ztrát === Ztráty vznikající mechanickým třením musí být co nejmenší. === Volba profilu boku zubu === Tyto požadavky mají vliv na volbu profilu boku zubu. Nejrozšířenějším profilem boku zubu je s '''evolventními''' boky zubů, v některých případech s '''cykloidními''' boky zubů. Rozšířené je i použití '''Novikových''' kruhových boků zubů. Požadavku stálosti převodového poměru vyhovuje evolventa a cykloida, požadavku k vyloučení odchylky vypočítané vzdálenosti (teoretické) os, splňuje jen [[evolventa]]. Z hlediska mechanických ztrát při pohybu je výhodnější [[cykloida]]. Výrobní nástroj pro evolventu je jednodušší, rozdíly účinnosti při použití evolventy a cykloidy nejsou velké a nedostatky evolventních boků zubů je možno kompenzovat korekcemi. === Profily boků zubů === * Evolventní - nejčastejší * Cykloidní * Žebrové - např. starých [[mlýn]]ech * Hypoidní * Kruhový oblouk (Wildhaber-Novikovovo ozubení) ''Jediný "Kruhový oblouk" nesplňuje "Základní zákon ozubení", ale i přesto se používá pro svůj příznivý stykový poměr.'' == Geometrie zubu == [[Soubor:Sprocket10.jpg|thumb|Geometrie zubu]] === Základní pojmy geometrie === {| |+ Základní pojmy geometrie | '''Vzdálenost os:''' || délka přímé spojnice hřídelů dvou vzájemně zabírajících kol |- | '''Profil zubu:''' || tvoří boky a oblouk hlavové kruřnice |- | '''Aktivní profil:''' || (pracovné délka profilu) je část obrycu boků zubů, která přichází do záběru |- | '''Zubová mezera:''' || prostor mezi dvěma protilehlými boky dvou sousedních zubů |- | '''Výška zubu:''' || skládá se výšky hlavy a výšky paty zubu, rozmezí mezi hlavou a patou zubu je tvořena roztečnou kružnicí |- | '''Tloušťka zubu a velikost mezery:''' || jsou definovány obloukem na roztečné kružnici |- | '''Rozteč:''' || je součet tloušťky zubu a velikosti mezery na roztečné kružnici |- | '''Modul:''' || poměr průměru roztečné kružnice (v mm) a počtu zubů; základní míra všech ozubení |- | '''Roztečná kružnice:''' || rozděluje zub a mezeru stejným dílem (u hřebene tato kružnice přechází v přímku), u běžného ozubení je totožná s kružnicí valivou, u korigovaného soukolí není totožná |- | '''Hlavová kružnice:''' || kružnice opsaná hlavám zubů (vně u vnějšího ozubení, uvnitř u vnitřního ozubení) |- | '''Patní kružnice:''' || omezuje paty zubových mezer |- | '''Pól:''' || je bod ležící na na spojnici středů kol, který dělí vzdálenost obou os v poměru převodového poměru |- | '''Dráha záběru:''' || je čára, po které se pohybuje dotykový bod zabírajících zubů, u evolventního ozubení je dráhou záběru přímka, která je tečnou k základní kružnici obou kol |- | '''Úhel záběru:''' || je úhel mezi normálou ke střednici a čárou záběru |- | '''Hlavová vůle:''' || (radiální) je rozdíl mezi výškou hlavy a patou zubu (podle způsobu výroby) |- | '''Boční vůle:''' || je nejmenší vzdálenost nazabírajících boků zubů dvou kol v okamžiku záběru protilehlých boků a je měřena kolmo k bokům zubů (na druhé záběrové čáře) |} === Běžná geometrie === Běžná geometrie (běžné ozubení) je ozubení, při němž libovolné ozubené kolo daného modulu může zabírat s jiným libovolným kolem stejného modulu při normální vzdálenosti os. Roztečné kružnice obou kol se dotýkají a zuby obou kol jsou na roztečných kružnicích stejně tlusté. === Korigovaná geometrie === Korigovaná geometrie je změna tvaru ozubení, používaná např. k zesílení paty, zmenšení skluzu, k dosažení potřebné vzdálenosti os a dalších úprav. Korigované ozubené kolo může pracovat v záběru s korigovaným ozubeným kolem opačné korekce. == Průběh přenosu síly == [[Soubor:Involute wheel.gif|right|thumb|Evolventní]] Na obrázku je zobrazen průběh přenosu síly přes boky zubů podle úhlu natočení. Na animovaném obrázku je znázorněn příklad pro evolventní ozubení, kdy kolo na levé straně je hnací, kolo na pravé straně je hnané. Podle úhlu natočení se mění bod na boku ozubení, přes který se přenáší síla. Ačkoliv vzniká dojem, že dochází k pohybu (skluzu) přenášené síly, směr přenosu síly je stále po stejné přímce. == Typy ozubených kol == === Čelní kola === ==== S přímými zuby ==== Čelní kola s přímými zuby jsou nejčastěji používaná ozubená kola. Přímé zuby jsou učeny pro rovnoběžné osy hřídelů. Profily zubů jsou odvozené od výše uvedeného ale u skutečných kol je nutno provést prostorové úpravy (kola mají určitou šířku, místem dotyku ozubení není bod ale přímka).<br /> Při konstrukci soukolí je požadován určitý převodový poměr i = n₁/n₂. Poměr je možno měnit pouze v celých číslech na straně ozubených kol (vždy celý počet zubů na obvodu kola) i = z₂/z₁.<br /> <gallery> Image: Sprocket20.jpg|Prostorový tvar přímého ozubení Image: Sprocket21.jpg|Silové poměry přímého ozubení </gallery> ==== Se šikmými zuby ==== Čelní kola s šikmými zuby mají tu výhodu, že mají plynulejší a delší záběr, tišší chod a menší mezní počet zubů. Nevýhodou je vznik axiální síly. Pro záběr dvou ozubených kol se šikmými zuby musí mít jedno kolo kladný úhel sklonu zubů, druhé kolo záporný úhel sklonu zubů. ==== Se šípovitými zuby ==== Čelní kola se šípovitými zuby mají stejnou výhodu jako kola s šikmými zuby, ale nevznikají zde axiální síly, neboť je eliminuje symetrická konstrukce sešikmení ozubení. <gallery> Image: Sprocket22.jpg|Prostorový tvar šikmého ozubení Image: Sprocket23.jpg|Silové poměry šikmého ozubení Image: Sprocket24a.jpg|Geometrie šípovitého ozubení Image: Sprocket24.jpg|Různé druhy šípovitého ozubení </gallery> ==== Se šikmými Wildhaber-Novikovými zuby ==== Čelní kola s šikmým Novikovým ozubením, tedy ozubení s kruhovými boky určené pro převody velkých výkonů, má velkou účinnost a mnoho dalších předností. Principielně toto ozubení s '''kruhovým profilem''' nevyhovuje základním požadavkům ozubení jako '''evolventní''' nebo '''cykloidní'''. Pro konstrukci tohoto ozubení je možno použít jen '''šikmých''' zubů z hlediska geometrie přenosu záběru. <gallery> Image: Sprocket25.jpg|Wildhaber-Novikovo zubení </gallery> ==== S vnitřním ozubením ==== Čelní kola s vnitřním ozubením se konstruují jako věnec, na jehož vnitřní straně je ozubení, do kterého zapadá pastorek. Na rozdíl od jiných ozubení je směr otáčení obou ozubených kol shodný. <gallery> Image: Sprocket26.jpg|Vnitřní zubení </gallery> === Kuželová kola === ==== S přímými zuby ==== : Kuželová kola s přímými zuby se používají pro různoběžné osy hřídelů se společným průnikem os. Ozubení se šikmými zuby je složitější než u čelních ozubení. Místo '''evolventního''' profilu zubu se používá i '''oktoidní''', které se snáze vyrábí. ==== Se šikmými zuby a šípovitými zuby ==== Kuželová kola se šikmými zuby mají příznivější provozní charakteristiky podobně jako u čelního ozubení a lépe se přizpůsobují deformacím hřídelů za provozu. Tento typ ozubení není přiliš používán, pouze v případech, kdy jsou rozměry kol větší, než dovoluje geometrie strojů pro výrobu zakřiveného ozubení. <gallery> Image:Sprocket30.jpg|Kuželové kolo s přímými zuby Image:Sprocket31.jpg|Různé řešení úhlu os hřídelí Image:Sprocket33a.jpg|Kuželové kolo se šikmýni zuby Image:Sprocket33e.jpg|Kuželové kolo se šípovitými zuby </gallery> ==== Se zakřivenými zuby ==== Kuželová kola se zakřivenými zuby se také nazývají se '''spirálními''' zuby a mají příznivější provozní charakteristiky podobně jako u čelního ozubení a lépe se přizpůsobují deformacím hřídelů za provozu. Provedení ozubení kola se člení následovně: * kruhově spirální (Gleason), provedení jako obloukové ozubení nebo hypoidní ozubení * paloidní (Klingelnberg) * eloidní/epicykloidní (Öerlikon) <gallery> Image:Sprocket32.jpg|Kuželové kolo se zakřivenými zuby Image:Sprocket33b.jpg|Kuželové kolo se spirálními zuby Image:Sprocket33c.jpg|Kuželové kolo se zuby evolventními a palloidními Image:Sprocket33d.jpg|Kuželové kolo s kruhovými obloukovými zuby </gallery> <gallery> Image:Sprocket34.jpg|Kuželové kolo systému Gleason Image:Sprocket35a.jpg|Kuželové kolo systému Gleason Image:Sprocket35b.jpg|Kuželové kolo systému Gleason, hypoidní ozubení </gallery> <gallery> Image:Sprocket36.jpg|Kuželové kolo s paloidním ozubením systému Klingelnberg Image:Sprocket37.jpg|Kuželové kolo s eloidním ozubením systému Öerlikon </gallery> === Šroubové soukolí === Šroubové soukolí je ozubené soukolí pro mimoběžné osy hřídelů, protože při otáčení vzniká posun, tj. šroubový pohyb. Takovéto soukolí je možno vytvořit pouze, jsou-li kola částmi rotačních hyperboloidů. Pokud v přenosu kroutícího momentu nastává situace, kdy je jedno kolo střídavě hnací i hnané, volí se úhel vyklopení pro obě kola stejný (β₁ = β₂ = 45°) nebo alespoň velmi blízký 45°. ''Přiblížení: šroub může při otáčení přenášet na matici posun, obráceně matice při posunu a při nevhodném úhlu nemůže vyvodit otáčivý pohyb šroubu, neboť dojde k samosevření převodu.''' :<gallery> Image:Sprocket03.jpg|Šroubové soukolí pro mimoběžné osy Image:Sprocket38.jpg|Geometrie šroubového soukolí </gallery> === Šnekové soukolí === Šneková soukolí jsou určena pro převody mezi mimoběžnými hřídeli s úhlem 90°. Šneková soukolí se člení na dvě skupiny: * s válcovým šnekem a válcovým kolem (používá se hlavně v jemné mechanice) * s válcovým šnekem a globoidním kolem * s globoidním šnekem i kolem (''dokáží přenést až trojnásobný výkon než předchozí'') ==== Šnek soukolí ==== Šnek soukolí může být různého provedení: * podle orientace - se stoupáním pravým i levým * podle počtu chodů - jednochodý, dvouchodý ... 12-ti chodý. * podle profilu - spirální (Archimédův) / obecný / evolventní / konkávní * s duplexním šnekem - rozdílné stoupání pravého a levého boku zubu ==== Kolo soukolí ==== Kolo soukolí je protikusem šneku, do kterého zapadá ozubením (podobné kolu se šikmými zuby) * podle orientace - se stoupáním pravým i levým * nerozlišuje se počed chodů jako u šneku * podle profilu - spirální (Archimédův) / obecný / evolventní / konkávní <gallery> Image:Sprocket39a.jpg|Orientace stoupnání Image:Sprocket39b.jpg|Archimedův 3.chodý šnek Image:Sprocket40.jpg|Konkávní šnek Image:Sprocket41.jpg|Konkávní a válcové kolo </gallery> == Převody == * Prosté * Šroubové * Ozubnicové (tyčové) * Planetové [[Planetová převodovka]] == Modul == Modul je poměr průměru roztečné kružnice a počtu zubů. Je to základní katalogový údaj u ozubených kol. Modulem se určuje "hrubost" (nebo "jemnost") ozubení, a tedy hlavně velikost ozubeného kola. '''Ozubená kola v určitém převodu musí mít stejný modul''' Modul se vybírá podle výkonu, který musí dané kolo přenášet. * Větší modul je pro větší výkon * Menší modul pro menší velikost (a zčásti i větší přesnost) Modul ''m'' se vypočítá: <big>\(m = \frac{p}{\pi}</math> '''kde:''' * ''p'' je obvodová vzdálenost dvou zubů (jejich os) Každý zub má dvě části: * ''Hlava'' - velikost hlavy je rovná modulu * ''Pata'' - také rovná modulu plus pracovní vůle ''Pracovní vůle'' může být od 10% do 50%, ale nejčastěji 25%. ''Pracovní vůle'' (''vůle v zubech'') se volí větší u větších otáček, snižuje však přesnost u změny směru otáčení ("mrtvý chod", převod chvíli nereaguje). Vzálenost os dvou ozubených kol ''D'' se vypočítá: <big>\(D = m\frac{z_1+z_2}{2}</math> '''kde:''' * ''z1'', ''z2'' - počet zubů kola 1 a 2 * ''m'' - modul == Související články == ==== technologie ==== * [[Výroba ozubených kol]] ==== přímé aplikace použití ==== * [[Automatická převodovka]] * [[Diferenciál (mechanika)|Diferenciál]] * [[Převodovka]] (obecný popis) * [[Manuální převodovka]] * [[Nápravová převodovka]] * [[Planetová převodovka]] * [[Reduktor]] * [[Rozvodovka]] * [[Synchronizovaná převodovka]] ==== odvozené aplikace ==== * [[Ozubnicová dráha]] - přenos síly mezi ozubeným kolem a ozubeným hřebenem * [[Zubové čerpadlo]] - pouze jako princip funkce, nikoliv k přenosu síly mezi dvěma hřídeli == Externí odkaz == * [http://pemavako.cz/strojni-casti/pevnostni-analyza-prevodoveho-mechanismu Pevnostní analýza převodového mechanismu] {{Článek z Wikipedie}} [[Kategorie:Strojní součásti]] [[Kategorie:Mechanika]] [[Kategorie:Technika]] [[Kategorie:Převodovka]]

Návrat na stránku „Ozubené kolo“.