Scan10018 2

2. Dobór materiałów na koła zębate

Koła zębate są nieodłącznymi elementami większości maszyn i urządzeń mechanicznych, które przenoszą napęd. Mają szerokie zastosowanie przy przenoszeniu napędu (mocy) w małych mechanizmach zegarowych, skrzyniach biegów, napędach obrabiarek, statków, generatorów, maszyn hutniczych i górniczych, gdzie moce dochodzą do około 12 000 kW. Koła zębate pracują przy prędkościach od ok. 0,2-30 (50 m/s). Z racji przenoszenia wysokich wartości obciążenia przy znacznych prędkościach zęby kół zębatych narażone są podczas pracy na cykliczne zginanie i naciski oraz zużycie ścierne. Niektóre przekładnie zębate narażone są na uderzenia spowodowane gwałtowną zmianą wielkości i kierunku obciążenia wynikającego z charakteru procesu eksploatacyjnego.

Występowanie obciążeń zginających u podstawy zęba wymaga, aby materiały dobierane na koła zębate miały odpowiednią wytrzymałość na zginanie tak doraźną, jak i zmęczeniową. Wielokrotne cykliczne wchodzenie w przypór zębów (przetaczanie się) prowadzi do zużycia ściernego oraz naraża je na zacieranie. Wymaga to odpowiedniej twardości powierzchniowej i grubości warstwy utwardzonej zębów. Narażenie na uderzenia sprawia, że materiał zębów powinien mieć właściwą udarność i plastyczność; są to własności mechaniczne, które posiadają niektóre materiały lub są one uzyskiwane przez odpowiednie obróbki.

Na trwałość i niezawodność przekładni zębatych mają wpływ głównie:

—    wytrzymałość na zginanie zębów,

—    wytrzymałość stykowa zębów,

—    odporność na zacieranie zębów.

Oddziaływanie poszczególnych czynników na zużycie kół zębatych jest bardzo różne i zależy głównie od rodzaju obciążenia, warunków smarowania, gatunku zastosowanych materiałów i ich obróbki cieplnej (cieplno-chemicznej, utwardzania warstwy wierzchniej), dokładności wykonania i montażu (równoległości osi, sztywności wałów, korpusów itp.)

Przy poprawnych obliczeniach wytrzymałościowych i prawidłowym wykonaniu oraz eksploatowaniu przekładni, zacieranie zębów należy raczej do rzadkości. Głównymi czynnikami niszczącymi w większości przypadków są cykliczne długotrwałe obciążenia zginające zęby i naciski stykowe na ich bokach (w miejscach przetaczania). Dlatego też przy doborze gatunku materiału bierze się przede wszystkim pod uwagę wytrzymałość zmęczeniową na zginanie i wytrzymałość zmęczeniową stykową zębów.

18