Jaké jsou běžné závady ozubených kol a jak je lze předcházet?

Jaké jsou běžné závady ozubených kol a jak je lze předcházet?

1. Opotřebení povrchu zubů: Postupné broušení zubů

• Způsobuje :
  • Nedostatečné mazání : Nedostatek oleje nebo tuku způsobuje kovový kontakt mezi zuby, což vytváří tření a opotřebuje je.
  • Kontaminantů : Nečistoty, kovový odpad nebo jemný štěrk v mazadle působí jako brusivo a urychluje opotřebení.
  • Přetížení : Přetěžování ozubených kol nad jejich konstrukční mez zvyšuje tření a opotřebení.
• Značky : Zuby vypadají lesklé, zaoblené nebo nerovnoměrné. Kolo může vydávat „pískavý“ zvuk, protože opotřebované zuby mají problém zapadnout do sebe.
• Prevence :
  • Pravidelně mazat : Používejte správné mazadlo (olej pro vysokootáčková kola, tuk pro těžké zatížení) a včas ho vyměňujte, aby se odstranily nečistoty.
  • Filtrujte mazadla : Používejte filtry k zachycení nečistot a kovových částic, než dosáhnou ozubených kol.
  • Nepřetěžujte : Dodržujte jmenovité zatížení ozubeného kola. Například zadní ozubená kola u kola by neměla být nucena šplhat do příkrých kopců na vyšším rychlostním stupni, protože to přetěžuje zuby.

2. Lom zubu v patě: Praskliny nebo zlomy v základně zubů

• Způsobuje :
  • Unavenosti : Stálé střídání zatížení (např. přepínání převodů u automobilové převodovky) vytváří drobné trhliny, které se postupně zvětšují.
  • Nárazové zatížení : Náhlé, prudké síly (např. naražení automobilu do převodu nebo upuštění těžkého břemene na jeřáb) mohou zlomit zuby v místě jejich kořene.
  • Špatná kvalita materiálu : Slabé kovy nebo nesprávné tepelné zpracování způsobují, že kořeny jsou náchylnější k lomům.
• Značky : Viditelné trhliny u základny zubů, uvolněné nebo chybějící zuby nebo „klepavý“ zvuk při otáčení ozubeného kola.
• Prevence :
  • Vyberte vysokokvalitní materiály : Použijte legované oceli s tepelným zpracováním (např. ocel 4140), protože lépe odolávají únavě materiálu než měkké kovy.
  • Vyhněte se náhlým nárazům : Ovládejte stroje hladce – například při řazení automobilové převodovky postupně, nikoli násilným zařazením.
  • Zaoblené kořeny zubů : Navrhněte ozubená kola s vyklopeným profilem kořene zubů (místo ostrých hran), aby se snížila koncentrace napětí.
  • Pravidelné kontroly : K detekci skrytých trhlin v ozubených kolech před jejich přetržením použijte metodu kapilárního zkoušení.

3. Vznik jamky: Malé dírky na povrchu zubů

• Způsobuje :
  • Vysoké kontaktní napětí : Když zuby tlačí příliš silně proti sobě (např. v důsledku přetížení nebo špatného vyrovnání), povrch kovu se unaví a vznikají jamky.
  • Voda nebo nečistoty v mazivu : Vlhkost způsobuje korozi, která oslabuje povrch a urychluje vznik jamky.
  • Špatné mazání : Bez dostatečného mazání vzniká mezi kovovými plochami vysoké tření, které vede ke vzniku jamky.
• Značky : Matné, drsné zubové plochy s malými dírami, zvýšený hluk a snížená účinnost (strojní zařízení spotřebovává více energie na provoz).
• Prevence :
  • Optimalizujte řazení ozubených kol : Zajistěte, aby se ozubená kola rovnoměrně zapojovala, takže kontaktové zatížení bude rozloženo po zubové ploše (ne soustředěno v jednom místě).
  • Používejte maziva proti vzniku jamkovaní : Vyberte maziva s přísadami (např. sírou nebo fosforem), která vytvářejí ochranný film na zubech a snižují kovový kontakt.
  • Udržujte mazivo čisté a suché : Těsněte převodová ústrojí, aby se zabránilo vniknutí vody nebo nečistot, a pravidelně měňte mazivo.
  • Omezte kontaktní napětí : Navrhněte ozubená kola s většími zubovými plochami (širší zuby) pro rozložení napětí a snížení rizika jamkovaní.

4. Odírání (zadírání): Přenos kovu mezi zuby

• Způsobuje :
  • Selhání maziva : Při vysoké rychlosti mazivo nedokáže vytvořit ochrannou vrstvu, a proto se zuby o sebe třou přímo a generují teplo.
  • Excesivní rychlost nebo zatížení : Rotace vysokou rychlostí (například u diferenciálu automobilu) v kombinaci s těžkým zatížením vytváří tření, které přehřívá mazivo.
  • Drápaté povrchy zubů : Nedokonale opracované zuby (s drsnými hranami) zvyšují tření, čímž se zvyšuje pravděpodobnost poškrábání.
• Značky : Lesklé, roztaveně vyhlížející skvrny na zubech, pach spálenin nebo ozubená kola, která při otáčení „zasekávají“.
• Prevence :
  • Použití maziv odolných vysokým teplotám : Pro ozubená kola s vysokou rychlostí používejte syntetická maziva, která odolávají rozkladu při vysokém teple (např. oleje na bázi polyalphaolefinů).
  • Kontrola rychlosti a zatížení : Vyhněte se provozu ozubených kol při maximální rychlosti za vysokého zatížení – například nepřidávejte tvrdě plyn u nákladního automobilu při vlečení přívěsu.
  • Hladké povrchy zubů : Ozubená kola dokončete přesným broušením, aby se snížilo tření. Lepené povrchy pomáhají rovnoměrnému rozložení maziva.
  • Přidejte chladicí systémy : Pro převodovky ve vysokorychlostních zařízeních (například průmyslové mlýny) použijte k udržení nízké teploty ventilátory nebo olejové chladiče.

5. Plastická deformace: Trvalé ohýbání nebo tvarování zubů

• Způsobuje :
  • Silné přetížení : Síly překračující pevnost ozubeného kola (například jeřáb zvedající více než jeho jmenovité zatížení) způsobují, že se kov deformuje a pruží.
  • Měkké materiály : Kolečkové převodovky vyrobené z nízko pevných kovů (jako je netranovaný hliník) se deformují častěji než převodovky vyrobené z tvrzené oceli.
  • Vysoké teploty : Teplo změkčuje kov, což mu usnadňuje deformaci pod zatížením.
• Značky : Zuby, které vypadají ohnuté, ploché nebo nerovnoměrné, s špatným síťováním (zubky se při otáčení drtí nebo skáče).
• Prevence :
  • Vyberte vhodné materiály : Používat tepelně ošetřené ocelové nebo legované převodovky pro použití s vysokým zatížením. Například převodovky nákladních vozidel jsou často vyrobeny z tvrzené oceli 8620, aby odolávaly deformaci.
  • Držte se limitů zatížení : Nikdy nepřekračujte jmenovitou kapacitu zařízení. Použití snímačů zatížení na stroji k varování provozovatelů před přetížením.
  • Posílit tepelným ošetřením : Procesy, jako je karburizování (přidávání uhlíku na povrch), tvrdnou zuby převodovky a činí je odolnějšími vůči deformaci.
  • Omezte přehřátí : Zabezpečit správné fungování chladicích systémů (např. olejových čerpadel) tak, aby se převodovky udržovaly na bezpečné teplotě.

6. Poruchy nesouosnutí: Nerovnoměrné opotřebení kvůli špatnému umístění

• Způsobuje :
  • Špatná instalace : Není-li ozubené kolo správně namontováno (např. uvolněné šrouby nebo deformované skříně), může dojít k nesouosnosti.
  • Opotřebovaná ložiska : Ložiska, která podporují hřídel ozubeného kola, se mohou opotřebovat, čímž dojde k náklonu hřídele a nesouosnosti ozubeného kola.
  • Tepelná roztažnost : Vysoká teplota způsobuje roztažnost hřídelí ozubených kol, čímž se mění jejich poloha vůči druhému ozubenému kolu.
• Značky : Nerovnoměrné opotřebení zubů (na jedné straně zubů je větší opotřebení než na druhé), vibrace a zvýšený hluk.
• Prevence :
  • Přesná instalace : Pro zajištění rovnoběžnosti a správního středění ozubených kol při montáži používejte nástroje pro vyvážení (např. úchylkoměry). Šrouby pro upevnění utahujte rovnoměrně, aby nedošlo k deformaci.
  • Údržba ložisek : Pravidelně vyměňujte opotřebovaná nebo poškozená ložiska, protože udržují hřídel převodovky stabilní.
  • Zohledněte tepelnou roztažnost : Navrhujte převodovky s vůlí pro roztažnost hřídele nebo použijte pružné spojky, které pohltí posuvy polohy.

Často kladené otázky

Jaká je nejčastější příčina poruch kolového ozubeného kola?

Jak poznám, že se kolová ozubená kola opotřebovávají dříve?

Lze opravit poškozené kolové ozubené kolo, nebo je nutné jej vyměnit?

Má volba materiálu vliv na četnost poruch kolových ozubených kol?

Jak důležitá je správná poloha pro životnost ozubeného kola?