PŘEVODY S OZUBENÝMI KOLY Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích Institute of Technology And Business In České Budějovice
Tento učební materiál vznikl v rámci projektu "Integrace a podpora studentů se specifickými vzdělávacími potřebami na Vysoké škole technické a ekonomické v Českých Budějovicích" s registračním číslem CZ.1.07/2.2.00/29.0019. Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
POPIS A POUŽITÍ PŘEVODU S OZUB. KOLY
Ozubený převod přenáší otáčivý pohyb a mechanickou energii z jednoho hřídele na druhý nuceně a bez skluzu. Používá se především pro převody se stálým převodovým poměrem a s malou osovou vzdáleností hřídelů. Ozubené převody se vyznačují velkou účinností, spolehlivou funkcí, velkou životností, kompaktním uspořádáním a jednoduchou obsluhou. Výroba ozubených kol vyžaduje speciální nástroje a obráběcí stroje; chyby ve výrobě mohou být příčinou chvění a hluku převodu a následně celého stroje za provozu. Ozubené převody se používají u všech strojů a zařízení, typickým příklady jsou např. převodovky, diferenciál nebo zubové čerpadlo.
POPIS A POUŽITÍ PŘEVODU S OZUBENÝMI KOLY Dvě spolu zabírající ozubená kola tvoří soukolí. Podle tvaru křivek tvořících profily zubu (boční křivky) rozeznáváme ozubení: • evolventní • cykloidní Nejvíc se používá evolventní ozubení, cykloidní se používá v přesné mechanice a hodinářství. Cykloidní ozubení má nižší opotřebení a nižší státy třením. Evolventní ozubení není citlivé na přesné dodržení vzdálenosti osy. Rozdíly v trvanlivosti a účinnosti nejsou příliš velké. Provozní a pevnostní vlastnosti evolventního ozubení ovlivňuje zejména přesnost a technologie obrábění ozubeného kola.
PŘÍKLADY PROVEDENÍ
Převod s ozubenými koly
Čerpadlo s ozubeným převodem
VÝHODY A NEVÝHODY PŘEVODŮ S OZUBENÝMI KOLY Výhody: • mají schopnost přenášet velké točivé momenty při malých ztrátách spolehlivě • mají dlouhou živostnost • mají velkou účinnost • mají dobrou odolnost vůči vysokým teplotám • • • •
Nevýhody: hlučné netlumí rázy konstrukčně a výrobně složité → vyžadují speciální stroje a nástroje
TEORIE OZUBENÉHO PŘEVODU Teorie ozubení Teorie ozubení představuje soubor poznatků o geometrii, kinematice a záběrových vlastnostech soukolí. Základní zákon ozubení zní: Pro plynulý záběr dvou boků zubů je nezbytné, aby bylo dosaženo stálého převodového čísla, tj. konstantního poměru úhlových rychlostí spolu zabírajících kol. To je možné jen tehdy, jestliže společná normála obou boků zubů prochází nehybným bodem P, který se nazývá valivý. Ve strojírenství se téměř výhradně používá ozubení, u kterého mají boky zubů tvar evolventy. Evolventa dobře splňuje požadavky na konstantní převodový poměr, necitlivost vůči výrobním úchylkám, relativně jednoduchou výrobu a nízké ztráty třením.
ZÁKLADNÍ PRINCIP VYTVOŘENÍ EVOLVENTY
Evolventu vytvoří bod G napjatého vlákna odvinovaného z válce. Poloměr zakřivení evolventy se plynule mění z nuly v bodě C na maximální hodnotu v bodě D, přičemž vlákno je současně normálou evolventy i tečnou válce.
ZÁBĚROVÁ PŘÍMKA Záběrová přímka je současně společnou normálou v bodech dotyku dvou evolventních profilů i společnou tečnou k základním kružnicím obou ozubených kol.
Dvojice evolventních profilů
ÚHEL ZÁBĚRU Úhel záběru α je ostrý úhel, který svírá záběrová přímka s přímkou vedenou valivým bodem P kolmo na spojnici středů otáčení O1O2. Úhel záběru společně s modulem určuje geometrii základního profilu. Je konstantní a jeho velikost 20° stanovuje norma.
PODŘEZÁNÍ PATY ZUBU
•
PODŘEZÁNÍ PATY ZUBŮ
Korekce ozubení
Nedostatky běžného ozubení se dají zmírnit vhodnými úpravami tzv. korekcemi profilu zubů. Účelem korekcí je hlavně zlepšit záběrové a pevnostní podmínky ozubení. Také snížit hlučnost a vibrace ozubení a zlepšit únosnost ozubení (dotyk, ohyb, zadírání, opotřebení). Korigovaný profil ozubení se získává nejčastěji posunutím základního profilu evolventního ozubení. Dále změnou úhlu záběru nebo výšky zubu.
ROZDĚLENÍ PŘEVODŮ S OZUBENÝMI KOLY Ozubené převody se podle vzájemné polohy os rozdělují na • převody s rovnoběžnými osami • převody s různoběžnými osami • převody s mimobežnými osami Rozdělení ozubených převodů podle tvořící křivky je • evolventní (většina) • cykloidní
ROZDĚLENÍ PŘEVODŮ S OZUBENÝMI KOLY Ozubené převody se podle vzájemného pohybu rozdělují na: • valivá soukolí – boky zubů spolu zabírajících kol se po sobě jenom odvalují • šroubová soukolí – boky zubu spolu zabírajících kol se po sobě nejen odvalují ale i posouvají, • šneková soukolí – boky zubu spolu zabírajících kol se po sobě nejen odvalují ale i posouvají, osy spolu zabírajících kol jsou mimoběžné. Roztečný průměr pastorku je zmenšen tak, že zuby vytvářejí souvislý závit.
ROZDĚLENÍ OZUBENÝCH PŘEVODŮ
ROZDĚLENÍ OZUBENÝCH KOL PODLE TVARU ZUBŮ čelní kola se zuby • přímými • šikmými • šípovými kuželová kola se zuby • přímými • šikmými • kruhovými
ROZDĚLENÍ OZUBENÝCH KOL
MATERIÁL OZUBENÝCH KOL Pro výrobu ozubených kol se využívají zejména tyto materiály: •
šedá litina – menší namáhání a malé obvodové rychlosti (do 5m/s), např. 42 2420, 42 2425
•
oceli na odlitky – kola větších průměrů, mají větší pevnost, např. 42 2630, 42 2719
•
oceli tř. 11 – výjimečné použití pro méně náročné aplikace
•
zušlechtěné oceli –12 050, 12 060,13 141, 13 240, 14 240,15 260,16 250
•
cementační oceli – kola namáhaná otěrem, např. 12 020, 14 220,16 420
•
nitridační oceli – zuby nelze brousit, např. 14 340
•
mosaz, plasty, dřevo.
