Koła zębate są elementami układu przeniesienia napędu. Wszystkie napędzane elementy maszyny są sterowane przez przekładnie, które regulują moment obrotowy, prędkość i kierunek obrotów. Istnieje wiele zawiłości związanych z różnymi typami kół zębatych. W rzeczywistości wybór rodzaju przekładni nie jest łatwym procesem. To zależy od wielu względów. Czynniki wpływające obejmują przestrzeń fizyczną i rozmieszczenie wałów, przełożenie skrzyni biegów, obciążenie, dokładność i poziom jakości.
Wiele kół zębatych jest tworzonych przy użyciu różnych materiałów iz różnymi kryteriami wydajności w zależności od zastosowania przemysłowego. Te koła zębate są dostępne w różnych pojemnościach, rozmiarach i przełożeniach. Główną funkcją jest jednak przekształcenie sygnału wejściowego głównego napędu w sygnał wyjściowy o wysokim momencie obrotowym i niskich obrotach. Te rodziny przekładni mają zastosowania od rolnictwa po przemysł lotniczy.
Materiały przekładniowe
Do produkcji kół zębatych można użyć wielu różnych rodzajów stali, brązu, żeliwa, mosiądzu, żeliwa sferoidalnego, aluminium, sproszkowanych metali i polimerów. Stal jest najbardziej rozpowszechnionym i atrakcyjnym z tych materiałów, dając zwycięską kombinację wysokiego stosunku wytrzymałości do masy, dobrej odporności na zużycie, możliwości poprawy właściwości fizycznych poprzez obróbkę cieplną oraz konkurencyjnej ceny.
Drogie materiały mogą nie gwarantować doskonałego sprzętu. Do niektórych zastosowań może być wymagane aluminium, mosiądz, brąz, polimery, materiały fenolowe, sproszkowane metale o różnym składzie lub stal nierdzewna. Materiały przekładni są podzielone na dwa rodzaje: metalowe i niemetaliczne. Polimery, elastomery, ceramika, szkło i materiały kompozytowe to pięć podstawowych rodzajów materiałów niemetalicznych. Materiały metalowe dzielą się na dwa rodzaje: metale żelazne, do których zalicza się stal, oraz metale nieżelazne, do których należą stopy brązu i aluminium.
Aby sprostać tym podstawowym elementom, dostępna jest szeroka gama materiałów. Materiały stosowane w przekładni mogą obejmować drewno, nowoczesne materiały syntetyczne, a także metale żelazne, metale nieżelazne, sproszkowane metale i tworzywa sztuczne. Odkryto również starożytne koła zębate wykonane z kamienia. Zastosowany materiał wpływa na nośność, wytrzymałość, odporność na wżery, żywotność i koszt przekładni.
Jak wybrać materiał przekładni
Po pierwsze, materiał przekładni powinien być wybrany w oparciu o funkcję aplikacji. Projekt precyzyjnie wykonanej przekładni nie powiedzie się, jeśli materiał nie będzie odpowiedni do wymaganego zadania. Wybrany materiał będzie miał wpływ na proces produkcyjny.
Decyzja będzie oparta na potrzebach usługowych, produkcyjnych i ekonomicznych. Mówiąc najprościej, przekładnie przenoszą moc lub ruch. Stal jest stosowana w zdecydowanej większości przekładni napędowych. Wyjątek stanowią stalowe przekładnie ślimakowe do stosowania z przekładniami z brązu oraz tworzywa sztuczne do redukcji mocy. Przewiduje się, że większość kół zębatych będzie przenosić duże obciążenia i będzie wymagać obróbki cieplnej w celu poprawy wytrzymałości i odporności na zużycie. Tworzywa sztuczne lub materiały nieżelazne są powszechnie używane do wykonywania kół zębatych przeznaczonych tylko do ruchu.
Wybór materiału przekładni jest trudny i musi być powiązany z wyjątkowymi wymaganiami dotyczącymi obciążenia i trwałości danego zastosowania. Należy wziąć pod uwagę kompatybilność materiałową, skład chemiczny, skład, właściwości mechaniczne i koszt przekładni współpracującej. Odporność na korozję oraz właściwości elektryczne lub magnetyczne mogą być wymagane w zależności od materiału, z którego wykonana jest przekładnia.
