Strojírenství Stavba a provoz strojů Mechanické převody (ST43_002) Převody ozubenými koly Ing. Michal Jelínek

převody ozubenými koly Zdroje převody ozubenými koly Příklad: Stránka pro uvedení dílčích témat

Převody ozubenými koly Přenáší krouticí moment z hnacího na hnaný hřídel tvarovým způsobem. Používají se pro převody se stálým převodovým číslem a s malou osovou vzdáleností hřídelů. VÝHODY : - vysoká účinnost, až 99 % - velká spolehlivost - přesné dodržení převodového čísla - přenos vysokých výkonů při malých rozměrech - velká životnost - jednoduchá obsluha a údržba   NEVÝHODY : - náročná výroba i montáž - velká citlivost na dodržení geometrie převodu - některá soukolí vyžadují dokonalé mazání

Ozubená soukolí se rozdělují na dvě základní skupiny: Vzhledem k podmínce odvalování mohou bok zubu tvořit pouze dvě křivky: evolventa nebo cykloida Ozubená soukolí se rozdělují na dvě základní skupiny: 1) soukolí valivá   2) soukolí šroubová

Valivá soukolí Při záběru kol dochází k odvalování boků dvou spoluzabírajících zubů. K teoreticky přesnému odvalování dochází pouze v tzv. valivém bodě V, jinak dochází mezi boky zubů ke skluzu. Ten je ale zanedbatelný. Tvary zubů se řídí podle boční křivky. Ta je průsečnicí boku zubu kola s roztečným válcem nebo kuželem. Obrázek 1: Boční křivka

Boční křivky Podle tvaru boční křivky se ozubení dělí na kola : a) s přímými zuby b) se šikmými zuby c) s dvojnásobně šikmými zuby d) se šípovými zuby e) s dvojnásobně šípovými zuby f) s kruhovými zuby Obrázek 2: Boční křivky zubů

Čelní soukolí s přímými zuby Princip činnost tohoto typu soukolí lze znázornit jako odvalování dvou roztečných (valivých) válců. Používá se k spojení rovnoběžných hřídelů.   Obrázek 3: Čelní soukolí

Základní profil základní prvek evolventního ozubení ozubený hřeben, jehož rozměry jsou normalizovány Obrázek 4: Základní profil

Druhy ozubených kol Kolo N vznikne odvalováním roztečné přímky základního profilu po roztečné kružnici kola. Jejich používání je omezeno minimálním počtem nepodřezaných zubů, tzv. mezním počtem zubů, který je teoreticky 17. Kolo +V vznikne, je-li při výrobě roztečná přímka základního profilu posunuta směrem od středu kola o hodnotu +x.m. Kolo –V vznikne, je-li při výrobě roztečná přímka základního profilu posunuta směrem k středu kola o hodnotu -x.m. Obrázek 5: Druhy kol

Kombinací kol N, +V a –V mohou vzniknout ozubená soukolí: Druhy soukolí Kombinací kol N, +V a –V mohou vzniknout ozubená soukolí:   Soukolí N - pastorek N, kolo N Soukolí VN - pastorek +V, kolo –V Soukolí V - pastorek +V, kolo N nebo -V

Korekce ozubení Nejmenší korekce - odstraňuje pouze patní podříznutí Posouváním základního profilu vznikají kola typu +V a –V, ale dají se také ovlivňovat vlastnosti ozubení. Používáme tři druhy korekcí:   Nejmenší korekce - odstraňuje pouze patní podříznutí Nejvýhodnější korekce – kromě odstranění patního podříznutí zlepšuje tzv. záběrové podmínky ozubení (trvanlivost, hlučnost apod.) Korekce za účelem dosažení osové vzdálenosti – použití vyplývá z názvu

Délka záběru Aby záběr dvou ozubených kol byl skutečně plynulý, je nutné, aby byl současně v záběru více než jeden pár zubů. To lze zjistit pomocí délky záběrové úsečky AZ. Z poměru délky záběru a rozteče pak vychází součinitel záběru ε. Jeho hodnota by neměla klesnout pod hodnotu 1,4.   Obrázek 6: Délka záběru

Čelní soukolí se šikmými zuby Šikmé zuby ve skutečnosti tvoří části šroubovic. Používá se k spojení rovnoběžných hřídelů. Zakřivení zubů výrazně zlepšuje vlastnosti čelních kol. Obrázek 7: Šikmé ozubení

Čelní soukolí se šikmými zuby VÝHODY : plynulejší záběr tichý chod vyšší počet párů zubů v záběru nižší mezní počet zubů kola typu N mají lepší záběrové podmínky přenos vyšších výkonů libovolnou osovou vzdálenost lze docílit vhodným úhlem sklonu zubů   NEVÝHODY : - vznikají osové síly namáhající ložiska

Druhy kol a soukolí Stejně jako u čelních soukolí s přímými zuby se používají kola typu N, +V a –V. Tato kola se kombinují do soukolí typu N a VN. Nepoužívají se soukolí typu V, protože osovou vzdálenost lze docílit vhodným úhlem sklonu zubů.   U kol s šikmými zuby nelze přímo určit mezní počet zubů. Proto se používá tzv. porovnávací kolo. Je to myšlené čelní kolo s přímými zuby. Obrázek 8: Porovnávací kolo

Kuželová soukolí Princip činnost tohoto typu soukolí lze znázornit jako odvalování dvou roztečných (valivých) kuželů. Používá se k spojení různoběžných hřídelů, nejčastěji kolmých. Obrázek 9: Kuželové soukolí

Kuželová soukolí náročná výroba i montáž pro výrobu kuželových kol s šikmými nebo rádiusovými zuby jsou nutné speciální jednoúčelové obráběcí stroje drahá výroba veškeré rozměry včetně úhlů je třeba dodržovat s vysokou přesností stejně jako u čelních soukolí s šikmými zuby je pro určení mezního počtu zubů potřeba porovnávací kolo. Obrázek 10: Kuželový pastorek

Šroubová soukolí Slouží k spojení mimoběžných hřídelů. Zuby šroubových kol se po sobě odvalují a zároveň smýkají. Teoreticky správné šroubové soukolí by tvořil pár rotačních hyperboloidů opatřených ozubením. Tato soukolí se téměř nepoužívají pro mimořádně náročnou a drahou výrobu a nahrazují se v praxi záběrem dvou čelních kol s šikmými zuby. Obrázek 11: Šroubová soukolí

Šroubová soukolí Pro převodový poměr platí vztah: 𝐢 𝟏,𝟐 = 𝐧 𝟏 𝐧 𝟐 = 𝐳 𝟐 𝐳 𝟏 Protože za 𝐳 𝟏 můžeme dosadit 𝐃 𝟏. 𝐜𝐨𝐬 𝛃 𝟏 𝐦 𝐧 a za 𝐳 𝟐 𝐃 𝟐. 𝐜𝐨𝐬 𝛃 𝟐 𝐦 𝐧 ,platí vztah: 𝐢 𝟏,𝟐 = 𝐃 𝟐. 𝐜𝐨𝐬 𝛃 𝟐 𝐃 𝟏. 𝐜𝐨𝐬 𝛃 𝟏 Převodový poměr je tak závislý nejen na poměru roztečných průměrů, ale také na sklonu zubů. Při stejném průměru kol tak nemusí být převodový poměr roven 1.   Obrázek 12: Šroubová kola

Šneková soukolí zvláštní případ pravoúhlého šroubového soukolí, kde počet zubů pastorku klesl na hodnotu 𝐳 𝟏 = 𝟏−𝟗 používají se pro přenos nižších a středních výkonů. VÝHODY: - vysoký převodový poměr až 150 - tichý chod - možnost samosvornosti   NEVÝHODY: - vyšší opotřebení - nutnost dokonalého mazání - při nízké účinnosti se zahřívá Obrázek 13: Šnekové soukolí

Druhy šnekových soukolí Šneková soukolí dělí na: Válcová (a) Smíšená (b) Globoidní (c) Obrázek 14: Šneková soukolí

Druhy šneků Šneky se dělí podle tvaru boční křivky profilu zubu v čelní rovině: Šnek A (spirální) Šnek N (obecný), nejpoužívanější Šnek E (evolventní) Obrázek 15: Šnek ZN

Seznam použité literatury KŘÍŽ, Rudolf a kol. Stavba a provoz strojů II: Převody. Praha: SNTL,1978. L13-C2-V-33f/25560. MRÁZ, Libor. Stavba a provoz strojů II: Pracovní sešit pro III. ročník. Interní vydání pro SPŠ ZLÍN 2008