Čelní ozubení s přímými a šikmými zuby

Výpočet je určen pro geometrický a pevnostní návrh a kontrolu čelního ozubení s přímými a šikmými zuby (vnější, vnitřní a ozubený hřeben). Program řeší následující úlohy.

  1. Výpočet šikmého a přímého ozubení (vnější / vnitřní).
  2. Automatický návrh převodu s minimem vstupních požadavků.
  3. Návrh pro zadané koeficienty bezpečnosti.
  4. Výpočet kompletních geometrických parametrů (včetně korigovaného ozubení).
  5. Optimalizace ozubení volbou vhodné korekce (vyrovnání měrných skluzů, minimalizace měrných skluzů, pevnost...).
  6. Výpočet pevnostních parametrů, kontrola bezpečnosti.
  7. Návrh ozubení na přesnou osovou vzdálenost.
  8. Doplňkové výpočty (výpočet parametrů existujícího kola, oteplení, návrh hřídelí, kontrolní rozměry).
  9. Podpora 2D a 3D CAD systémů
  10. Výkresy přesného tvaru zubu včetně datových podkladů (souřadnice X,Y).

Výpočty používají postupy, algoritmy a údaje z norem ANSI, ISO, DIN, BS a z odborné literatury.

Seznam norem: ISO 6336, ISO 1328, DIN 867, DIN 3960, DIN 3990, ANSI B6.1-1968, AGMA 2001-C95, AGMA 2001-D04, AGMA 908-B89/99 a další.

Tip: Při volbě vhodného typu převodu vám může pomoci srovnávací dokument Volba převodu.
Poznámka: Dokumentace je shodná pro výpočet vnějšího i vnitřního ozubení. Rozdíly ve způsobu výpočtu jsou uváděny v textu.

Ovládání a syntaxe.

Informace o syntaxi a ovládání výpočtu naleznete v dokumentu "Ovládání, struktura a syntaxe výpočtů".

Informace o projektu.

Informace o účelu, použití a ovládání odstavce "Informace o projektu" naleznete v dokumentu  "Informace o projektu".

Teorie.

Kompletní text týkající se teorie je umístěn v dokumentu Evolventní ozubení - teorie

Obsah:

  1. Geometrie, rozměry
  2. Moment, výkon, síly, účinnost
  3. Planetový převod
  4. Ozubený hřeben
  5. Napětí, bezpečnost ISO 6336-2006
  6. Napětí, bezpečnost ANSI/AGMA 2001-D04

Postup výpočtu.

Převody ozubenými koly rozdělujeme na:

Silová soukolí - U soukolí, určeného především pro přenos a transformaci výkonu, je nutné provádět pevnostní návrh/kontrolu (Například pohony strojů, průmyslové převodovky..).
Nesilová soukolí - U soukolí, u něhož je přenášený krouticí moment minimální vzhledem k velikosti kol, není třeba provádět pevnostní návrh/kontrolu (Například přístroje, regulační technika..).

Návrh silového soukolí.

Úloha návrhu čelního ozubení není přímo řešitelná a umožňuje značnou volnost ve volbě průměrových a šířkových parametrů ozubených kol. Je tedy nutné postupovat iteračně a řešení postupně zpřesňovat a dolaďovat sledované parametry.

Rychlý (orientační) návrh:

Tímto postupem získáte rychlý náhled na parametry navrhovaného soukolí. I když je takto navržené soukolí normálně použitelné, můžete postupnou optimalizací řady parametrů podstatně zlepšit vlastnosti navrhovaného soukolí. Při návrhu postupujte následovně:

  1. Zadejte výkonové parametry převodu (přenášený výkon, otáčky, požadovaný převodový poměr). [1]
  2. Zvolte materiál pastorku a kola, zvolte režim zatížení, provozní a výrobní parametry a koeficienty bezpečnosti. [2]
  3. Použijte tlačítko pro "Automatický návrh" (zvolte šikmé či přímé zuby). [2]
  4. Zkontrolujte výsledky.

Optimalizace parametrů:

Před optimalizací parametrů proveďte nejprve "Rychlý (orientační) návrh" popsaný výše. Potom postupujte následovně:

  1. Pokud chcete použít nestandardní parametry profilu zubu, nastavte je v odstavci [3].
  2. Nastavte parametry kol (počet zubů, úhel záběru a sklonu zubů). [4.1,4.2,4.3]
  3. Nastavte jezdcem [4.4] poměr mezi šířkou pastorku a jeho průměrem, stiskněte tlačítko "Navrhnout ozubení".
  4. Zkontrolujte rozměry navrženého soukolí ve schematickém zobrazení. Pokud vám rozměry nevyhovují, upravte poměr šířky a průměru pastorku a přepočítejte soukolí [4.4].
  5. V odstavci [5] můžete změnou korekcí dále zlepšit parametry soukolí.
  6. Zkontrolujte a posuďte (porovnejte s nápovědou) rozměrové a kvalitativní ukazatele. [6; 7; 8]
  7. Zkontrolujte bezpečnostní koeficienty. [9; 10]

Návrh ozubení na přesnou osovou vzdálenost:

Při návrhu čelního ozubení je nejčastější úlohou návrh ozubení se zadanou osovou vzdáleností. Při tomto návrhu postupujte následovně:

  1. Proveďte "Rychlý (orientační) návrh".
  2. Změnou počtu zubů, úhlem sklonu zubů a poměrem šířky a průměru pastorku [4.1, 4.3, 4.4] se snažte požadované osové vzdálenosti rozumně přiblížit.
  3. V odstavci [14.0] proveďte výpočet parametrů a přeneste jejich hodnoty do hlavního výpočtu.
  4. Pokud je to třeba, zkontrolujte popřípadě dolaďte rozdělení korekcí na jednotlivá kola. [5]
  5. Zkontrolujte a posuďte (porovnejte s nápovědou) rozměrové a kvalitativní ukazatele. [6; 7; 8]
  6. Zkontrolujte bezpečnostní koeficienty. [9, 10]
Tip: Vhodnou změnou materiálu (popřípadě jeho povrchovým zpracováním) můžete podstatně změnit rozměry ozubení.
Poznámka: U výpočtu vnitřního ozubení jsou uvedeny se zápornými hodnotami:
Poznámka: U výpočtu ozubeného hřebene je požadované osové vzdálenosti [14.0] dosaženo přímo změnou korekce x1 (Sum x).

Návrh nesilového soukolí.

Při návrhu nesilového soukolí není třeba řešit a kontrolovat pevnostní parametry. Zvolte proto přímo vhodný počet zubů a modul [4.1, 4.7] a kontrolujte rozměry navrhovaného ozubení.

Tip: Při návrhu nesilového soukolí zvolte vhodně malý přenášený výkon.

Volba základních vstupních parametrů. [1]

V tomto odstavci zadejte základní vstupní parametry navrhovaného ozubení.

1.1 Přenášený výkon.

Zadejte výkon na poháněném kole. Běžné hodnoty se pohybují v rozsahu 0.1 - 3000 kW / 0.14-4200 HP, v extrémních případech až 65000 kW /100000 HP.

1.2 Otáčky.

Zadejte otáčky na poháněném kole. Extrémní otáčky mohou být až 150 000 ot/min. Otáčky poháněného kola jsou spočítány z počtu zubů obou kol.

Tip: Pokud potřebujete dopočítat převodový poměr a znáte otáčky na vstupu a výstupu, stiskněte tlačítko vpravo od vstupního pole a příslušný výpočet proveďte v kapitole doplňků.

1.3 Krouticí moment.

Je výsledek výpočtu a není možné jej zadávat. 

Tip: Pokud potřebujete zjistit přenášený výkon z krouticího momentu a otáček, stiskněte tlačítko napravo a příslušný výpočet proveďte v kapitole doplňků.

1.4 Převodový poměr.

Optimální převodový poměr se pohybuje v rozsahu 2-8. V extrémních případech může dosahovat až hodnoty 20. Převodový poměr zadáváte v levém vstupním políčku z klávesnice. V pravém rozbalovacím seznamu jsou doporučené hodnoty převodového poměru a při výběru z tohoto seznamu je vybraná hodnota automaticky doplněna do políčka vlevo.

1.5 Skutečný převodový poměr.

Jelikož skutečný převodový poměr je podíl počtu zubů obou kol (celá čísla), bude většinou skutečný převodový poměr odlišný od požadovaného (zadaného). Hodnota "Skutečného převodového poměru je uvedena vlevo, napravo je pak procentuální odchylka od převodového poměru požadovaného. Tato odchylka by měla být pro převodový poměr v rozsahu:
i = 1 - 4.5 ...........+- 2.5%
i je větší než 4.5...+- 4.0%

Tip: Jestliže potřebujete navrhnout převod s co nejpřesnějším převodovým poměrem nebo potřebujete rozdělit převodový poměr mezi více stupňů převodovky, použijte "Výpočet převodového poměru".

Volba základních vstupních parametrů - ozubený hřeben. [1]

Ve výpočtu je možné zadat tečnou sílu, zož je vlastně síla, kterou působí ozubený hřeben na pastorek a rychlost pohybu ozubeného hřebene (obvodová ryclost pastorku). Z těchto dvou hodnot je pak dopočítán přenášený výkon a kroutící moment pastorku. Jelikož je možné ozubený hřeben použít pro řadu odlišných konstrukčních řešení, je pak třeba dopočítat (odhadnout) a převést požadavky převodu na tyto dvě hodnoty.

1.1 Obvodová síla, síla na hřebenu.

Zadejte sílu, která působí na pastorek (zatížení hřebene)

1.2 Obvodová rychlost na roztečné kružnici.

Zadejte rychlost pohybu hřebene.

1.3 Přenášený výkon.

Je počítán z přenášené síly a rychlosti.
Pw[kW] = Ft * v / 1000 

1.4 Otáčky pastorku.

Jsou počítány z obvodové rychlosti a průměru pastorku.

1.5 Krouticí moment (pastorek).

Je počítán z výkonu a otáček.

Volba materiálů, režimu zatížení, provozních a výrobních parametrů. [2]

Při návrhu silového převodu zadejte v tomto odstavci další doplňující provozní a výrobní vstupní parametry. Snažte se být při volbě a zadávání těchto parametrů co nejpřesnější, protože každý z parametrů může mít dramatický vliv na vlastnosti navrhovaného soukolí.

2.2, 2.3 Materiál pastorku/kola.

Volí se především podle následujících hledisek: 

  1. Pevnost
  2. Cena materiálu a jeho tepelného zpracování
  3. Obrobitelnost
  4. Prokalitelnost
  5. Stupeň namáhání
  6. Rozměr ozubeného kola
  7. Sériovost výroby

Zpravidla se dodržuje zásada, že pastorek má mít vyšší tvrdost než kolo (20-60 HB), přičemž rozdíl v tvrdostech roste s rostoucí tvrdostí kola a s převodovým poměrem. Pro rychlou orientaci uvádíme rozdělení materiálů do 8 skupin označených písmeny A-H. Výběr materiálu proveďte v rozbalovacím seznamu zvlášť pro pastorek a pro kolo. Pokud potřebujete podrobnější informace o zvoleném materiálu, přepněte se do listu "Materiál".

  1. Kola málo namáhaná, kusová, malosériová výroba, menší rozměry
  2. Kola málo namáhaná, kusová, malosériová výroba, větší rozměry
  3. Středně namáhaná, malosériová výroba, menší rozměry
  4. Středně namáhaná, malosériová výroba, velké rozměry
  5. Značně namáhaná, sériová výroba, menší rozměry
  6. Značně namáhaná, sériová výroba, větší rozměry
  7. Nejvíce namáhaná kola
  8. Rychloběžná kola

Materiály A,B,C,D tzv. měkká kola - Ozubení se vyrábí až po tepelném zpracování, vyznačují se dobrou zabíhavostí, nekladou zvláštní požadavky na přesnost a tuhost uložení, pokud je alespoň jedno kolo v soukolí ze zvoleného materiálu.

Materiály E,F,G,H tzv. tvrdá kola - Vyšší výrobní náklady (kalení +100%, cementování +200%, nitridování +150%). Tepelné zpracování se provádí po výrobě ozubení. Komplikované dosažení potřebné přesnosti. Často jsou nutné nákladné dokončovací operace po tepelném zpracování (broušení, lapování).

Vlastní materiálové hodnoty - Pokud chcete použít na výrobu ozubení materiál, který není v dodané tabulce materiálů, je nutné zadat o vlastním materiálu řadu údajů. Přepněte se do listu "Materiály". Prvních 5 řádků v materiálové tabulce je vyhrazeno pro definici vlastních materiálů. Ve sloupci určeném pro pojmenování materiálu zadejte jméno materiálu (bude zobrazováno ve výběrovém listu) a postupně vyplňte všechny parametry na řádku (bílá políčka). Po vyplnění se přepněte zpět do listu "Výpočet", vyberte nově definovaný materiál a pokračujte ve výpočtu.

Tip: V odstavci [19.0] máte možnost jednoduše definovat svůj vlastní materiál (ISO 6336-5:2006 / ANSI/AGMA 2001-D04) a přidat jej do tabulky materiálů.
Upozornění: Materiálová tabulka obsahuje výběr používaných materiálů. Protože pevnostní hodnoty materiálu značně závisí na rozměru polotovaru, způsobu tepelného zpracování a konkrétním dodavateli, je nutné brát hodnoty uvedené v materiálové tabulce jako orientační. Konkrétní a přesné údaje doporučujeme konzultovat s vaším technologem, dodavatelem a nebo čerpat z konkrétních materiálových listů.

2.4 Zatěžování převodovky, hnací stroj - příklady.

Nastavení těchto parametrů podstatně ovlivňuje výpočet koeficientů bezpečnosti. Proto se snažte o co nejlepší specifikaci při výběrů typu zatížení. Příklady hnacích strojů:

  1. Plynulé: elektromotor, parní turbína, plynová turbína
  2. S malou nerovnoměrností: hydromotor, parní turbína, plynová turbína
  3. Se střední nerovnoměrností: víceválcový spalovací motor
  4. S velkou nerovnoměrností: jednoválcový spalovací motor

2.5 Zatěžování převodovky, poháněný stroj - příklady:

Nastavení těchto parametrů podstatně ovlivňuje výpočet koeficientů bezpečnosti. Proto se snažte o co nejlepší specifikaci při výběrů typu zatížení. Příklady hnaných strojů:

  1. Plynulé: generátor, dopravník (pásový, deskový, šnekový), lehký výtah, soukolí posuvu obráběcího stroje, větrák, turbodmychadlo, turbokompresor, míchadlo na materiál konstantní hustoty
  2. S malou nerovnoměrností: generátor, zubové čerpadlo, rotační čerpadlo
  3. Se střední nerovnoměrností: hlavní pohon obráběcího stroje, těžký výtah, otoč jeřábu, důlní větrák, míchadlo na materiál s proměnnou hustotou, víceválcové pístové čerpadlo, napáječka
  4. S velkými rázy: lis, nůžky, kalandr na pryž, válcovací stolice, lopatové rýpadlo, těžká odstředivka, těžká napáječka, vrtná soustava, briketovací lis, hnětací stroj

2.6 Typ uložení soukolí.

Nastavení tohoto parametru ovlivňuje výpočet koeficientu bezpečnosti. Typ uložení definuje součinitel nerovnoměrnosti zatížení vyvolaného především průhyby hřídelí. Typ uložení vyberte podle následující definice a obrázku.

  1. Oboustranně symetricky uložené soukolí: Je soukolí, jehož kola jsou uložena symetricky mezi ložisky. (vzdálenosti mezi ložiskem a okrajem kola jsou stejné)
  2. Oboustranně nesymetricky uložené soukolí: Je soukolí, jehož kola jsou nesymetricky uložena mezi ložisky. (vzdálenosti mezi ložiskem a okrajem kola jsou rozdílné). Jestliže je nesymetricky uloženo pouze kolo nebo pastorek, zvolte uložení A-Typ2.
  3. Letmo uložené soukolí: Je soukolí, jehož kola jsou uložena letmo. Hřídel je uchycena (vetknuta) pouze z jedné strany kola

Typ1: Tuhá skříň, tuhé hřídele, robustní, válečková nebo kuželíková ložiska.
Typ2: Méně tuhá skříň, delší hřídele, kuličková ložiska.

Upozornění: Vnitřní ozubení bude ve většině případů řešeno jako Letmo uložené soukolí

2.7 Stupeň přesnosti.

Při volbě stupně přesnosti navrhovaného soukolí je nutné brát v úvahu podmínky provozu, funkčnost a výrobní možnosti. Při návrhu vycházíme z:

Přesnost ozubení se volí jen nezbytně nutná, protože dosažení vysokého stupně přesnosti je nákladné, obtížné a podmíněné vyššími nároky na technologické vybavení.

Tabulka drsností povrchu a maximálních obvodových rychlostí
Stupeň přesnosti 
ISO 1328, ANSI/AGMA 2015
3 4 5 6 7 8 9 10 11
Stupeň přesnosti 
AGMA 2000-A88
13 12 11 10 9 8 7 6 5
Max.drsnost povrchu Ra max [nm] 0.1-0.2 0.4 0.8 1.6 1.6 3.2 6.3 12.5 25
Max.obvodová rychlost [m/s] přímé zuby 80 60 35 15 8 5 3 3 3
Max.obvodová rychlost [m/s] šikmé zuby 100 80 50 30 12 8 5 3 3

Orientační hodnoty pro volbu stupně přesnosti podle oblasti určení.

Oblast určení

Stupeň přesnosti

ISO 1328

ANSI/AGMA 2015

Stupeň přesnosti

AGMA 2000-A88

Kontrolní kola 2 - 4 13-12
Měřící přístroje 3 - 6 13-10
Turbínové reduktory 3 - 5 13-11
Letecké reduktory 3 - 6 13-10
Obráběcí stroje 3 - 7 13-9
Letecké motory 5 - 6 11-10
Rychloběžné převodovky 5 - 6 11-10
Osobní automobily 6 - 7 10-9
Průmyslové převodovky 7 - 8 9-8
Lehké lodní motory 7 9
Válcovací stolice, lokomotivy 8 - 9 8-7
Těžké lodní motory, traktory 8 - 9 8-7
Stavební, zemědělské stroje 8 - 10 8-6
Textilní stroje 7 - 9 9-7

 

2.8 Koeficient jednorázového přetížení.

Koeficient udává poměr mezi maximálním (rozběhovým) a nominálním krouticím momentem hnacího stroje. Koeficient podstatně ovlivňuje výpočet bezpečnosti při jednorázovém přetížení (rozběhu) soukolí. Koeficient naleznete v katalogu výrobce pohonu.

Doporučené hodnoty:

Trojfázový asynchronní elektromotor ... 2-3

2.9 Požadovaná životnost.

Parametr určuje požadovanou životnost v hodinách. Orientační hodnoty v hodinách jsou uvedené v tabulce.

Oblast určení

Trvanlivost
Stroje pro domácnost, zřídka používaná zařízení 2000
Elektrické ruční nástroje, stroje pro krátkodobý provoz 5000
Stroje pro 8 hodinový provoz 20000
Stroje pro 16-ti hodinový provoz  40000
Stroje pro nepřetržitý provoz 80000
Stroje pro nepřetržitý provoz s dlouhou dobou životnosti 150000

2.9 Počet cyklů (Ozubený hřeben).

Zadejte počet cyklů zatížení zubu pro pastorek a pro ozubený hřeben.

2.10 Koeficient bezpečnosti (dotyk/ohyb).

Doporučené hodnoty koeficientu bezpečnosti se pohybují v rozmezí:

Tip: Pro odhad koeficientu bezpečnosti použijte doporučení z nápovědy.

2.11 Automatický návrh.

Rozhodněte se, chcete-li navrhovat přímé či šikmé ozubení. Pro volbu můžete použít následující doporučení:

Při "Automatickém návrhu" jsou nastaveny parametry soukolí na základě zadaných výkonových a provozních parametrů [1.0; 2.0] a na základě obecně platných doporučení. Ruční optimalizací však můžete většinou navrhnout ozubení s lepšími parametry (hmotnost, velikost), popřípadě upravit rozměry na základě svých konstrukčních požadavků.

Upozornění: "Automatický návrh" může změnit parametry, které již byly v dalších odstavcích změněny, používejte proto "Automatický návrh" především pro předběžné určení parametrů soukolí.

Parametry profilu nástroje a ozubení. [3]

V tomto odstavci určíte parametry obráběcího nástroje a hlavovou vůli v ozubení. Tyto parametry mají vliv na většinu rozměrů ozubení, tvar zubu a z toho vyplývající pevnostní parametry, tuhost, trvanlivost, hluk, účinnost a další. Pokud neznáte přesné parametry výrobního nástroje použijte normalizovaný typ z výběrového seznamu na řádce [3.1] a to:

1. DIN 867 (a=20deg, ha0=1.25, hf0=1.0, ra0=0.38, d0=0, anp=0deg, ca=0.25) pro výpočet v jednotkách SI a
3. ANSI B6.1 (a=20deg, ha0=1.25, hf0=1.0, ra0=0.3, d0=0deg, anp=0, ca=0.35) pro výpočet v palcový jednotkách.

Vnější ozubení.

Ve formuláři můžete definovat dva typy nástroje a to s protuberancí (A) a bez protuberance (B). Pokud definujete nástroj bez protuberance, zadejte rozměr protuberance d0=0. Rozměry nástroje zadávejte podle kót v obrázku v násobcích modulu "hodnota"x"modul" (výpočet v jednotkách SI) nebo jako podíl "hodnoty"/"Diametral Pitch" (palcový výpočet). Úhel záběru zvolte v odstavci [4]. Pata zubu může být buď zkosena nebo zaoblena. volte proto pouze jeden způsob.

V diagramu je vykreslen tvar zubu nástroje pro kolo/pastorek. Pokud změníte rozměry nástroje, stiskněte příslušné tlačítko, které zajistí překreslení podle aktuálních zadaných hodnot.

Přesný tvar zubu, ozubeného kola, kontrola interferencí atd. je popsána v odstavci o grafickém výstupu a CAD systémech.

Vnitřní ozubení.

Vnitřní ozubení je v převážné většině případů vyráběno obráběním pomocí kotoučového nástroje. Pro účely tohoto výpočtu budeme uvažovat nástroj, který má základní parametry shodné s navrhovaným ozubením (an0=an, b0=b, mn0=mn). Úhel b však není možné volit při výrobě vnitřního ozubení libovolně, je nutné vycházet z vlastností obráběcího stroje a z dostupných nástrojů a je vhodné tuto volbu konzultovat s technologem.

Příklad takového nástroje je na obrázku. Aktuální stav naostření nástroje odpovídá jeho jednotkové korekci x0. Při přeostření nástroje dochází ke změně korekce a tím i ke změně hlavového průměru nástroje. Pokud není velikost korekce x0 známa, stačí změřit aktuální hlavový průměr a změnou korekce x0 [3.13] doladit hlavový průměr da0 [3.14] na požadovanou hodnotu.

Ozubený hřeben.

Vzhledem ke způsobu výroby a geometrii ozubeného hřebene je nástroj je v tomto případě přímým negativem vyrobeného ozubení (přímé zuby). Pro šikmé ozubení je nástroj přímým negativem vyrobeného ozubení v normálném řezu.

3.11 Jednotková hlavová vůle.

Jednotková hlavová vůle "ca" ovlivňuje průměr hlavové kružnice. Běžně se volí ca=0.25, což při běžně používaných korekcích zaručuje zabránění interference. Pokud jsou přesně známy parametry nástroje, je možné volit menší c* a to 0.15 až 0.1 a dosáhnout tím zvýšení součinitele záběru profilu. Interferenci je možné a vhodné zkontrolovat na detailním výkresu viz odstavec o grafickém výstupu a CAD systémech. Na řádku [3.10] je uvedena minimální hlavová vůle, kterou je možné dosáhnout zvoleným nástrojem. Volba menší hlavové vůle je signalizována červeným zbarvením vstupního pole. Tlačítko "<" přenese minimální hodnotu do vstupního pole. Minimální jednotkovou hlavovou vůli je možné zmenšit zvětšením výšky paty nástroje.

 

Návrh modulu a geometrie ozubení. [4]

V tomto odstavci navrhnete geometrii ozubeného soukolí. Návrh geometrie podstatně ovlivňuje celou řadu dalších parametrů jako je funkčnost, bezpečnost, trvanlivost, cena.

4.1 Počet zubů.

Zadejte počet zubů pastorku. Počet zubů kola je dopočítán na základě požadovaného převodového poměru. Nalezení optimálního počtu zubů není jednoznačná úloha a není ani přímo řešitelná. Počty zubů ovlivňují záběrové poměry, hlučnost, účinnost, výrobní náklady. Proto se zpravidla počet zubů volí a upřesňuje podle kvalitativních a pevnostních ukazatelů

Obecně platí pravidlo, že zvyšování počtu zubů (při stejné vzdálenosti os) vede:

Doporučené hodnoty:

A) Pro obě kola normalizačně žíhaná/zušlechtěná - měkká kola

B) Pro tvrzený pastorek a netvrzené kolo (nebo obě kola nitridovaná)

C) Obě kola povrchově tvrzená

Platí, že pro větší výkony a menší převodový poměr se volí větší hodnoty počtu zubů.
Červeně zvýrazněný text signalizuje soudělné počty zubů, kterému byste se měli vyhnout.

Tip: Jestliže znáte počty zubů pastorku a kola a potřebujete dopočítat převodový poměr, stiskněte tlačítko vpravo od vstupního pole a příslušný výpočet proveďte v kapitole doplňků.

4.2 Úhel záběru normálný.

Určuje parametry základního profilu a je normalizován na hodnotu 20 stupňů. Změnou úhlu záběru a/F je možné ovlivnit funkční i pevnostní vlastnosti. Změna úhlu záběru vyžaduje ovšem nestandardní výrobní nástroje. Pokud tedy není zvláštní opodstatnění pro použití jiného úhlu záběru, použijte hodnotu 20 stupňů.

Písmenem "X" je označena základní kružnice.


Zvětšením úhlu záběru je možné:

Volba hodnot

Doporučené hodnoty:

Pokud nemáte speciální požadavky na navrhované ozubení, doporučujeme použít 20 stupňů.

4.3 Úhel sklonu zubů.

Ozubení se sklonem zubů = 0 (přímé ozubení) se používá u pomaloběžných a silně namáhaných soukolí. U rychloběžných soukolí tam, kde by byly potíže se zachycením axiálních sil a není problém se zvýšenou hlučností.
Ozubení se sklonem zubů > 0 (šikmé ozubení) se používá u rychloběžných soukolí, vykazuje nižší hlučnost a lepší únosnost, dovoluje menší počet zubů bez podřezání.

Doporučené hodnoty

Úhel beta se volí z následují řady 6,8,10,12,15,20 stupňů (obr A). Pokud se jedná o dvojnásobné či šípové ozubení (obr B), je možné používat i hodnoty 25,30,35,40 stupňů. 

Poznámka:  Při výrobě vnitřního ozubení není možné volit libovolně Úhel b. Je nutné vycházet z vlastností obráběcího stroje a z dostupných nástrojů a je vhodné tuto volbu konzultovat s technologem.

4.4 Nastavení poměru šířky pastorku k průměru.

Posuvníkem nastavte hodnotu bezrozměrného koeficientu, který vyjadřuje poměr mezi šířkou a průměrem pastorku [4.5].

4.5 Poměr šířky pastorku k jeho průměru.

Tento parametr slouží pro návrh velikosti modulu a tím i základních geometrických parametrů kola (šířka, průměr). Doporučená maximální hodnota je uvedena v pravém sloupci a je závislá na zvoleném materiálu kol, na způsobu uložení kol a na převodovém poměru soukolí. Nastavení tohoto parametru proveďte tažením posuvníku umístěného na řádku [4.4]. Po nastavení tohoto parametru stiskněte tlačítko "Navrhnout ozubení". Tímto postupem navrhnete ozubení vyhovující požadované bezpečnosti [2.9] a ostatním vstupním parametrům.

Po proběhnutí "Návrhu ozubení" zkontrolujte rozměry (šířky a průměry kol, hmotnost). Pokud nejste s výsledkem spokojeni, upravte parametr poměru šířky pastorku k průměru [4.4, 4.5] a opakujte "Návrh ozubení".

Doporučené hodnoty:

Menší hodnoty - návrh užšího kola, větší modul, přímé ozubení
Větší hodnoty - návrh širšího kola, menší modul, šikmé ozubení

Poznámka: Překročení doporučeného rozsahu je indikováno změnou barvy číslice. Je možné bez problémů používat nižší hodnoty než doporučené. Vyšší hodnoty než doporučené je vhodné konzultovat se specialistou.
Tip1: Pokud se nemůžete přiblížit požadovaným rozměrům soukolí změnou tohoto parametru, zkuste upravit počet zubů pastorku, úhel sklonu zubů nebo zvolit jiný materiál.

4.6 Modul ozubení / Diametral Pitch.

Je to nejdůležitější parametr, který určuje velikost zubu a tím i soukolí. Obecně platí, že pro větší počet zubů je možné použít menší modul (větší hodnotu P u palcové verze výpočtu) a naopak. V pravém rozbalovacím seznamu jsou normalizované hodnoty modulu / (Diametral Pitch u palcové verze výpočtu) a při výběru z tohoto seznamu je vybraná hodnota automaticky doplněna do políčka vlevo. 

Návrh správné velikosti modulu je poměrně složitá úloha. Doporučujeme proto použít postupu pro návrh ozubení na základě poměru šířky pastorku k jeho průměru [4.5].

Tip: Tlačítkem "Přesné mn" Dopočítáte přesnou hodnotu modulu (DP u palcové verze výpočtu), mimo normalizovanou řadu, vyhovující přesně zadané požadované bezpečnosti. Znalost přesné velikosti modulu vám může pomoci při optimalizaci ozubení.

4.9 Šířka pastorku / kola.

Šířka ozubení jednotlivých kol je měřena na roztečném válci. Šířka ozubení pastorku se většinou dělá větší než šířka kola a to o velikost jednoho modulu.

Doporučené hodnoty:

Jsou závislé na zvoleném materiálu a typu konstrukce převodu [2.1,2.2,2.5]. Doporučený rozsah hodnot je uveden na předchozím řádku.

4.10 Pracovní šířka ozubení.

Je to společná šířka obou kol na valivých válcích. Pokud nejsou kola přesazena (Obr 4.1), je to většinou šířka kola. Tato šířka je používána pro pevnostní kontroly ozubení.
Je-li zaškrtávací políčko na tomto řádku zaškrtnuté, je "Pracovní šířka ozubení" automaticky vyplněna menší hodnotou šířky ozubení z předchozího řádku [4.9]

4.11 Poměr šířky pastorku k jeho průměru.

Parametr vyjadřuje poměr mezi zadanou šířkou pastorku a jeho vypočítaným roztečným průměrem. Maximální hodnota je uvedena v zeleném poli vpravo.

4.13 Přibližná hmotnost soukolí.

Je počítána jako hmotnost plných válců (bez odlehčení a otvorů). Slouží pro rychlou orientaci při návrhu. V odstavci [8.0] je možné zpřesnit výpočet hmotnosti.

Poznámka: U vnitřního ozubení je hmotnost kola počítána jako trubka s tloušťkou stěny rovnou výšce zubu.

4.14 Minimální koeficient bezpečnosti.

Na řádku je uveden vždy menší z koeficientů pro pastorek a kolo. V prvním sloupci je koeficient bezpečnosti na únavu v dotyku, ve druhém sloupci pak koeficient bezpečnosti na únavu v ohybu.

4.15 Boční vůle v ozubení.

Je to kolmá (nejmenší) vzdálenost mezi nepracovními boky zubů. Boční vůle je nutná pro vytvoření souvislé vrstvy maziva na bocích zubů a pro překlenutí výrobních nepřesností, deformací a tepelných dilatací jednotlivých členů mechanismu. Velmi malá vůle se vyžaduje u převodů řídících systémů a přístrojů a pokud ji nelze vyloučit, používá se soukolí s automatickým vymezováním boční vůle. Velkou boční vůli je třeba volit u silně namáhaných soukolí (teplotní dilatace) a rychloběžných soukolí (hydraulické odpory a rázy při vytlačování oleje z mezizubních prostorů).

Doporučené hodnoty:

V praxi se volí empiricky a je možné se řídit doporučenými hodnotami na řádku [4.16].

Po zadání boční vůle je příslušným způsobem upravena pracovní osová vzdálenost [6.10] tak, aby vznikla zadaná boční vůle. Při výpočtu ozubení na přesnou osovou vzdálenost [14] je naopak opravena korekce ozubení [5.6] tak, aby bylo dosaženo zadané boční vůle.

Korigování ozubení. [5]

Volba součinitelů posunutí x1 a x2 je základní úloha při návrhu ozubeného soukolí, především u kol s přímými zuby. Posunutí má vliv nejen na geometrické, ale i na kinematické a pevnostní charakteristiky. Při návrhu korekcí je nutné nejprve splnit funkční požadavky a potom je možné korekce optimalizovat tak, aby zlepšovaly některé další parametry soukolí.

Poznámka: Ve výpočtu ozubeného hřebene je možné měnit pouze součinitel posunutí pastorku x1. Volba x2 <> 0 nemá v tomto případě význam.

Princip korekcí, použití korekcí.

Přibližováním nebo oddalováním výrobního nástroje od středu kola se mění tvar a tím i vlastnosti evolventního ozubení. Vytváří se tak korigované ozubení. Na obrázku je:

  1. Výrobní nástroj
  2. Vyráběné kolo

Korigováním ozubení je možné:

Příklad profilu zubu (z=10, a=20;b=0) kde při X=0 dochází k podřezání a hodnota x=0.7 vede ke špičatému zubu.

Tip: Podrobnější informace o možnostech a způsobech korigování doporučujeme hledat v odborné literatuře.

Doporučené hodnoty - optimalizace.

Při stanovení hodnot korekcí je třeba nejprve splnit funkční požadavky na ozubení, kde mezi nejdůležitější patří

Při zajištění funkčních požadavků je potom možné dále optimalizovat korekce ke zlepšení jednoho či více důležitých parametrů ozubení. Z často používaných optimalizačních metod je zde možné optimalizovat ozubení na vyrovnání měrných skluzů [5.10, 5.11] a na minimalizaci měrných skluzů [5.12]. Pro další optimalizační procesy existuje v odborné literatuře řada doporučení a především takzvané diagramy (tabulky) mezních korekcí, dávající názorný pohled na možnosti a volby korekcí.
Příklad tabulek maximálních hodnot korekcí pro součinitel ea=1.2 (pro vyšší hodnoty e použijte nižší hodnoty x1 a x2). Sloupce obsahují počet zubů kola, řádky obsahují počet zubů pastorku. Horní polovina tabulky obsahuje doporučené korekce pastorku, dolní obsahuje doporučené korekce kola.

Požadavek vysoké únosnosti v dotyku
Požadavek vysoké únosnosti v ohybu

Požadavek vysoké odolnosti proti opotřebení (vyrovnání měrných skluzů)

Poznámka: Pro zlepšení plynulosti záběru je vhodné snížit hodnoty x1 a x2 z extrémních hodnot uvedených v tabulkách.
Tip: Podrobnější informace o doporučených hodnotách korekcí doporučujeme hledat v odborné literatuře.

Obrázky ve výpočtu.

Na levém obrázku jsou uvedeny důležité kružnice pastorku a kola ve vzájemném záběru, kde:

Na pravém obrázku je uveden tvar zubu pastorku (modrá) a tvar zubu kola (černá).

Upozornění: Tvar zubu je uveden pouze pro oblast evolventy (od základní kružnice po hlavovou kružnici).

Na obrázku tvaru zubu a nástroje je možné vizuálně kontrolovat tvar zubu a záběr nástroje. Černě je vykreslen přesný tvar zubu, zeleně pak přesný tvar obráběcího nástroje. Přepínání mezi zobrazením zubu pastorku a zubu kola a nastavení natočení nástroje v záběru je možné na řádku [5.15].

Poznámka: Ve výpočtu ozubeného hřebene jsou uvedeny pouze korekce pro pastorek.

5.2 Přípustné podříznutí zubu.

V praxi se připouští mírné podřezání zubu. Uvedená hodnota je minimální (hraniční), která vede k přípustnému podříznutí zubu. Hodnota korekce by kromě speciálních případů neměla být nižší.

Je to minimální hodnota korekce, kterou je možné použít, aniž by došlo k přípustnému (malému, tolerovanému) podříznutí zubů.

5.3 Zabraňující podřezání zubu.

Je to minimální hodnota korekce, kterou je možné použít, aniž by došlo k podříznutí zubů.

5.4 Zabraňující zúžení zubů.

Je to minimální hodnota korekce, kterou je možné použít, aniž by došlo ke zúžení zubů.

5.5 Nastavení jednotkového posunutí pastorku.

Pro rychlou změnu rozdělení korekcí je určen tento posuvník. Pokud je zaškrtnuté zaškrtávací políčko napravo od posuvníku, pohyb posuvníku řídí rozdělení součtu korekcí [5.6] na jednotlivá kola. Je výhodné tuto funkci použít v okamžiku, kdy chcete optimalizovat některý z kvalitativních či pevnostních parametrů ozubení, z nichž ty nejdůležitější jsou uvedené na řádcích [5.8-5.14].

Poznámka: Ve výpočtu ozubeného hřebene je možné měnit pouze součinitel posunutí pastorku x1.

5.6 Jednotkové posunutí pastorku a kola.

Zde je uvedeno rozdělení celkového posunutí na pastorek a kolo. Pokud chcete zadávat jednotkové posunutí pastorku z klávesnice, odškrtněte zaškrtávací políčko na řádku [5.5].

Poznámka: U vnitřního ozubení je uvedena na této řádce ještě minimální hodnota korekce x1, která zajišťuje existenci ozubení. Hodnota x1 nesmí být v žádném případě menší!

5.7 Součet jednotkových posunutí (min. hodnota).

Ve sloupci nalevo je vstupní políčko pro zadání součtu posunutí, které je potom rozděleno na jednotlivá kola. V pravém sloupci je uvedena minimální hodnota, vyplývající z podmínky mezního valivého úhlu záběru. (Součet jednotkových posunutí musí být vždy větší).

Kvalitativní ukazatele.

Při změně korekcí je vhodné sledovat chování těchto ukazatelů. Překročení kritických hodnot je signalizováno změnou barvy číslice.

5.8 Součinitel celkového záběru.

Detailní vysvětlení [8.1] a [8.2]

5.9 Jednotková tloušťka zubu na hlavové kružnici.

Je to bezrozměrný parametr (podíl tloušťky zubu a modulu) a je především závislá na tvaru zubu. Vliv mají následující parametry:

Doporučené hodnoty

Zpravidla bývá 0.25 - 0.4. Větší pro malé hodnoty jednotkového posunutí a kalená kola. Menší hodnota než doporučená je signalizována červeným textem, překročení hranice špičatosti zubu pak červeným políčkem.

5.10, 5.11 Velikost měrného skluzu na patě/hlavě.

Jedna z nejčastějších optimalizačních úloh je nalezení takových korekcí x1 a x2 aby byly vyrovnány měrné skluzy na hlavách / patách kola a pastorku. Princip je popsán v odborné literatuře. V tomto výpočtu je na řádku [5.10] a [5.11] uvedena velikost měrného skluzu na patě (hlavě) pastorku (kola). Posouváním jezdce na řádku [5.5] a tím i změnou velikosti korekce x1 a x2 snadno naleznete takové hodnoty korekcí, při nichž jsou velikosti měrných skluzů na řádku [5.10] a [5.11] přibližně shodné.

Tento způsob optimalizace je vhodný pro kola s přibližně stejným počtem zubů a zhotovených ze stejného materiálu. Při různých počtech zubů přichází zuby pastorku častěji do záběru než zuby kola a při vyrovnaných měrných skluzech je potom pata pastorku více náchylná na tvorbu pitingu.

5.12 Součet všech měrných skluzů.

Výhodnější než korekce pro vyrovnání měrných skluzů [5.10, 5.11] může být proto korigování na dosažení minimálního součtu absolutních hodnot všech měrných skluzů. Výhodou je v tomto případě i zvyšování účinnosti převodu (dochází k menším třecím ztrátám).

5.13, 5.14 Koeficienty bezpečnosti na únavu v dotyku a ohybu.

Podrobnější informace [10].

5.15 Zobrazení zubu a natočení nástroje pro.

V tomto řádku vyberte jestli má být zobrazen detailní profil zubu pastorku nebo kola a posuvníkem nastavíte natočení nástroje v záběru.

Základní rozměry ozubení. [6]

V tomto odstavci jsou přehledně vypsány všechny základní rozměrové parametry ozubení. Pro názornost uvádíme obrázek těch nejdůležitějších rozměrových parametrů. Pro hlubší vysvětlení jednotlivých parametrů doporučujeme použít odbornou literaturu.

Značení rozměrů dle ISO (DIN)

Značení rozměrů dle ANSI (AGMA)

6.29 Jednotková tloušťka zubu na hlavové kružnici

Je to bezrozměrný parametr (podíl tloušťky zubu a modulu) a je především závislá na tvaru zubu. Vliv mají následující parametry:
- větší počet zubů [4.1] = větší sa*
- menší jednotkové posunutí [5.4] = větší sa*
- menší úhel záběru [4.2] = větší sa*
- větší úhel sklonu zubů [4.3] = větší sa*
- větší součinitel výšky hlavy zubu [3.1]= menší sa*
Doporučené hodnoty:
Zpravidla bývá 0.25 - 0.4. Větší pro malé hodnoty jednotkového posunutí a kalená kola. Menší hodnota než doporučená je signalizována červeným textem, překročení hranice špičatosti zubu pak červeným políčkem.

6.33 Dosažení požadovaného průměru hlavové kružnice změnou hlavové vůle ca* [3.11]

V praxi je někdy nutné dosáhnout určité přesné hodnoty hlavového průměru. Pokud chceme zachovat již dané rozměry ozubení, je možné mírně měnit průměr hlavové kružnice změnou hlavové vůle ca* v odstavci [3.11]. Pro usnadnění tohoto výpočtu slouží následující tři řádky. V druhém je uveden možný rozsah průměru hlavové kružnice ve třetím zadejte požadovaný průměr.
Stisknutím tlačítka "->ca1" ("->ca2") provedete změnu hlavové vůle pro pastorek (kolo).

Upozornění: Pokud je požadovaný průměr mimo rozsah (červená barva čísla), výpočet nebude spuštěn.
Poznámka: Ve výpočtu ozubeného hřebene je pro hřeben možné změnou hlavové vůle ca* měnit výšku hlavy zubu ha2.

Doplňkové parametry ozubení. [7]

V tomto odstavci jsou uvedeny minimální počty zubů, které je možné použít při nulové korekci, aniž by došlo k podřezání či zúžení zubu.

Kvalitativní ukazatele ozubení. [8]

Jedná se o parametry, které podávají informace o kvalitě navrhovaného ozubení. Je vhodné jejich porovnání s doporučenými hodnotami.

8.1 Součinitel záběru v čelní rovině | osové rovině.

Pro plynulý záběr soukolí je nezbytné, aby dříve než ze záběru vystoupí jeden pár spoluzabírajících zubů, druhý již do záběru vstoupil. Součinitel záběru v čelní rovině (levý sloupec) říká, kolik zubů je současně v záběru. Při hodnotě ea=1 odpovídá meznímu případu, kdy je v záběru trvale jeden pár. Při hodnotě  ea=2, jsou trvale v záběru dva zuby. Pokud bude hodnota ležet mezi 1< ea<2, bude záběr zčásti jednopárový a zčásti dvoupárový. Parametr je závislý na řadě vlivů. (roste s počtem zubů, klesá s valivým úhlem záběru aw). Součinitel záběru v osové rovině se uplatňuje v případě šikmého ozubení (úhel b>0) a pak je vyhodnocován úhel záběru eg [8.2](součet ea a eb).

Doporučená hodnota: 

Podle náročnosti soukolí by neměl tento parametr být menší než 1.1 - 1.2.

8.2 Součinitel celkového záběru.

Je to součet součinitele záběru v čelní rovině a osové rovině.

Doporučená hodnota: 

Pro jeho určení platí stejná doporučení jako pro ea v případě přímých zubů. To znamená, že eg musí být větší než 1.2.

8.3 Definice rozměrů kol.

Na řádku [8.7 - 8.10] můžete přesněji definovat rozměry jednotlivých kol. Po odškrtnutí tlačítka na řádku [8.7] můžete definovat příslušné rozměry podle obrázku v záhlaví tohoto odstavce. Stisknutím tlačítka "<=" [8.7] vyplníte přednastavené hodnoty.

Tvar jednotlivých kol je zobrazen podle definice. Jestliže nejsou definovány vnitřní rozměry kol, jsou kola uvažována ve výpočtu jako plné válce.

Použití "Automatického návrhu" [2.10], návrhu ozubení [4.4] a výpočtu přesného mn [4.6] zruší definici kola a použije plné válce.

Poznámka: Pro běžný výpočet ve většině případů stačí použít definici kol jako plné válce. Přesnou definici využijte v případě, kdy jsou otáčky blízké kritickým otáčkám a při závěrečné kontrole vašeho návrhu.

8.4 Minimální průměr hřídele.

Je odhadnutý na základě přenášeného výkonu, způsobu zatížení a materiálu pastorku. Slouží pouze pro orientaci při návrhu rozměrů kol.

8.5 Minimální vnější průměr náboje.

Orientační hodnota odvozená z minimálního průměru hřídele.

8.9 Koeficient odlehčení kola.

Tento parametr říká, jaký je poměr mezi průměrem patní kružnice a vnitřním průměrem ozubeného věnce di/df. Nabývá hodnot v rozsahu 0-100%. V případě že vyhodnocované kolo bude vyrobeno jako plný disk (bez odlehčení), je parametr = 0. Tento parametr má vliv na výpočet kritických otáček soukolí.

Upozornění: U vnitřního ozubení (Ozubený hřeben) vyjadřuje parametr sR/h tloušťku ozubeného věnce jako x násobek výšky zubu.
Poznámka: Ozubený hřeben - Pro stanovení kritických otáček při použití ozubeného hřebenu není žádná přesná metodika. Pro hrubý odhad je možné použít výpočet dvou ozubených kol (náhrada ozubeného hřebene kolem). Pro lehký hřeben, který není spojen s konstrukcí použijte koeficient sR/h=1, pro hřeben spojený s s konstrukcí pak 20.

8.13 Přibližná hmotnost ozubeného kola.

Je počítána jako součet jednotlivých válcových částí (ozubený věnec, stojina, náboj). Pokud je koeficient odlehčení di/df=0 je hmotnost kola počítána jako hmotnost plného válce (což je ve většině případů dostatečné). Slouží pro rychlou orientaci při návrhu.

Poznámka: U vnitřního ozubení je hmotnost kola počítána jako trubka s tloušťkou stěny rovnou výšce zubu.

8.18 Obvodová rychlost na roztečné kružnici

Je další důležitý kvalitativní parametr, který má vliv na vyžadovanou přesnost soukolí [2.6] a na způsob mazání (Mazání kol). Maximální doporučená rychlost pro zvolený stupeň přesnosti je zobrazena v zelené buňce napravo.

8.20 Kritické otáčky.

Jsou otáčky, při nichž se úhlová rychlost otáčení ztotožňuje s vlastní úhlovou frekvencí kmitání soukolí. Nastává nežádoucí rezonanční jev.

8.21 Resonanční poměr.

Je podíl otáček pastorku a "Kritických otáček".

Jestliže navrhované soukolí pracuje v oblasti kritických otáček (N ~ 1), je resonanční poměr N vyznačen červeným číslem. V tomto případě byste měli provést úpravy navrhovaného soukolí (změna počtu zubů) popřípadě konzultovat se specialistou.

8.23 Účinnost převodového soukolí.

Přesné určení součinitele ztrát je obtížné. Proto je zde použit přibližný výpočet vycházející z počtu zubů, součinitele záběru, úhlu beta a součinitele tření. Součinitel tření je volen na základě zvoleného stupně přesnosti ozubení [2.6] v rozmezí 0.04-0.08

Součinitele pro výpočet koeficientů bezpečnosti. [9]

Výpočet součinitelů je podle ISO6336:2006, resp. podle AGMA 2001-D04, AGMA 908-B89/95. Detaily jsou v teoretické části, seznam použitých norem a literatury je uveden na konci této nápovědy.

Poznámka: Většina koeficientů je dopočítávána a dohledávána na základě informací definovaných v odstavcích [1, 2, 4, 5, 8 a 9] tak, aby uživatel nebyl zbytečně zatěžován dotazy, na které nezná nebo nemusí vědět odpověď. V případě, že jste experty v oblasti pevnostní kontroly ozubených kol, můžete přímo přepsat vzorce pro určení jednotlivých koeficientů svými vlastními číselnými hodnotami.
Tip: Podrobný popis funkce jednotlivých koeficientů, způsob jejich výpočtu a omezení naleznete v příslušné normě ISO/AGMA nebo v odborné literatuře.

ISO6336:2006

9.1 Nastavení parametrů výpočtu.

V této části upřesněte způsoby výpočtu některých součinitelů. Po stisknutí tlačítka dojde k nastavení výchozích hodnot, které jsou nastavené na základě požadavků z odstavce [2.0]

9.2 Součinitel vnitřních dynamických sil KV (max. hodnota).

K dispozici jsou tři výpočtové metody (B2006), (C2006) a (C1996).

Metoda B se hodí pro všechny typy čelních ozubených kol. Je poměrně komplikovaná a  při nevhodné volbě materiálů a stupně přesnosti vzhledem k zatížení mohou být hodnoty KV mimo realitu. Proto je ve výpočtu možné nastavit horní mez KV (přednastaveno 5.0). Při jejím překročení je vhodné zkontrolovat zvolený materiál a stupeň přesnosti vzhledem k zatížení ozubení. Metodu C je možné použít s určitými omezeními (viz teoretická část).

9.3 Součinitel nerovnoměrnosti zatížení podél zubu KHb (max. hodnota).

K dispozici jsou tři výpočtové metody KHb

Výpočet dle ISO6336-1(2006)

Je závislý na řadě faktorů a především na konkrétních rozměrech a konstrukci převodu (viz. teoretická část). V odstavci [18.0] je možné všechny tyto parametry detailně nastavit. Při nevhodné volbě vstupních parametrů mohou být hodnoty KHb mimo realitu. Proto je ve výpočtu možné nastavit horní mez KHb (přednastaveno 5.0). Při jejím překročení je vhodné zkontrolovat vstupní parametry v odstavci [18.0]

Stisknutím tlačítka "=>" se přesunete na výpočet KHb.

9.4 Reverzace zatížení (součinitel YA)

Podle ISO 6336-5 je doporučeno redukovat v případě plné reverzace (vložené kolo, planetové kolo, ozubený hřeben) hodnotu sFlim koeficientem 0.7. Je-li počet reverzací nižší, lze zvolit v závislosti na počtu reverzací během očekávané doby provozu ozubeného kola součinitel odlišný. V rozbalovacím seznamu vyberte hodnotu odpovídající vašemu návrhu.

9.5 Výpočet "součinitele tvrdosti ZW"

Volba "Automaticky" vybere podle zvolených materiálů odpovídající způsob výpočtu koeficientu. Pokud potřebujete, můžete zvolit způsob výpočtu přímo výběrem ze seznamu.

9.6 Modifikace profilu (KHa, KHb)

Jestliže je použita optimální modifikace profilu zubu s ohledem na vychýlení zubu při aktuální úrovni zatížení vyberte "Optimální modifikace profilu". Volba tohoto parametru má vliv na způsob výpočtu součinitelů KHa a KHb.

9.7 Typ oleje (ZL)

Ve výběrovém seznamu zvolte typ oleje. Pro méně namáhané převody je možné možné volit olej minerální, při vyšších rychlostech, větších přenášených výkonech a vyšších požadavcích na efektivitu je vhodnější použití oleje syntetického.

Některé výhody syntetických olejů
- Snížení celkových ztrát o 30% a více
- Snížení pracovní teploty oleje
- Zvýšení intervalu pro výměnu oleje 3-5x (snížení nákladů na údržbu)
Naproti tomu stojí vyšší cena, možné problémy s plastovými či pryžovými díly, omezená smíchatelnost s minerálním olejem.

9.8 Použitá / Doporučená viskozita oleje (ZL)

Doporučená viskozita je volena podle tvrdosti materiálu kol a obvodové rychlosti. Pokud vám doporučená hodnota nevyhovuje, odškrtněte zaškrtávací tlačítko a zadejte vlastní hodnotu.

9.9, 9.10 Drsnost boku zubu, drsnost patního přechodu (koeficient ZR, YR)

Pokud zvolíte první položku ze seznamu "Auto", bude použita drsnost povrchu odvozená od zvoleného stupně přesnosti. Můžete však také zadat přesnou hodnotu, pokud ji znáte.

9.31, 9.45 Součinitel životnosti YNT, ZNT.

Zohledňuje vyšší únosnost pro omezený počet cyklů zatížení. Součinitel je odvozen interpolací z příslušných křivek poškození (ISO6336, AGMA 2001-D04). Pro počet cyklů N=1010 (značeno jako ∞) je hodnota součinitele volena mezi hodnotou 0.85 až 1.00. Pro kritický provoz je volena hodnota 0.85, při zajištění optimálního mazání, materiálu, výroby a zkušeností může být použita hodnota 1.00.

9.47 Součinitel koncentrace napětí pro kola s vruby v patě zubu YSg

Vrub ozubeného kola (např. brusný vrub v patním přechodu zubu blízko kritického průřezu) obvykle zvyšuje hodnotu koncentrace napětí způsobenou patním přechodem, takže součinitel koncentrace napětí je patřičně větší. Pokud je vrub blízko kritického řezu, je pak součinitel YSg dosazen za YS.

Při zaškrtnutí zaškrtávacího tlačítka je nahrazena hodnota součinitele YS hodnotou YSg. Hodnoty součinitele YSg jsou vypočítány v odstavci [18.0], do kterého se přepnete stisknutím tlačítka "=>".

ANSI/AGMA 2001--D04

9.1 Nastavení parametrů výpočtu.

V této části upřesněte způsoby výpočtu některých součinitelů. Po stisknutí tlačítka dojde k nastavení výchozích hodnot, které jsou nastavené na základě požadavků z odstavce [2.0]

9.4 Reverzace zatížení (součinitel Ka)

Podle ANSI/AGMA 2001--D04 je doporučeno redukovat v případě plné reverzace (vložené kolo, planetové kolo) hodnotu sat koeficientem 0.7. Je-li počet reverzací nižší, lze zvolit v závislosti na počtu reverzací během očekávané doby provozu ozubeného kola činitel odlišný. V rozbalovacím seznamu vyberte hodnotu odpovídající vašemu návrhu.

9.19, 9.26 Součinitel životnosti YN, ZN.

Podle AGMA 2001-D04 je pro N=1010  a pro bežné použití volena hodnota YN=0.9, ZN=0.85, pro kritické aplikace pak hodnota YN=0.8, ZN=0.68

Napětí a koeficienty bezpečnosti. [10]

V tomto odstavci jsou uvedeny všechny potřebné hodnoty napětí (ohyb, dotyk) pro výpočet koeficientů bezpečnosti.

Běžně se provádějí dva základní pevnostní výpočty a to na ohyb a na dotyk. V tomto výpočtu jsou počítány následující koeficienty bezpečnosti:

Jako výchozí hodnoty koeficientu bezpečnosti můžete použít:

Koeficienty bezpečnosti můžete následně upravit podle všeobecných doporučení pro volbu koeficientů bezpečnosti a podle vlastních zkušeností.

10.5 Variační součinitel pro výpočet pravděpodobnosti poruchy.

Variační součinitel slouží pro výpočet pravděpodobnosti poruchy a je závislý na technologii výroby materiálů, polotovarů i výrobku. Orientačně je možné jej volit pro dotyk v rozsahu 0.04-0.1, pro ohyb v rozsahu 0.08-0.12. (Kvalitnější výroba = menší hodnoty).

10.6 Pravděpodobnost poruchy.

Je dopočítána po stisknutí tlačítka "Calc". Parametr udává pravděpodobnost, s jakou nastane porušení soukolí. Vychází z grafu (viz obrázek). Pravděpodobnost poruchy je funkcí míry bezpečnosti Smin [10.1, 10.2] a variačního součinitele Vs [10.5]. 

U běžných soukolí by se měla výpočtová pravděpodobnost poruchy pohybovat okolo 1%, u důležitých soukolí by její hodnota měla být pod 0.1- 0.01% (u velmi důležitých soukolí i méně).

Kontrolní rozměry ozubení. Soustava přesnosti ISO 1328 (ANSI/AGMA 2015) [11]

V tomto odstavci jsou uvedené kontrolní rozměry ozubení, nastavení korekcí pro jejich dosažení a úchylky tvaru dle ISO 1328 / ANSI/AGMA 2015-1-A01, 2015-2-A06.

11.1 Kontrolní rozměry ozubení

V této části jsou uvedeny dva základní kontrolní rozměry ozubení. Jedná se o rozměr přes zuby W [11.4] a rozměr přes válečky a kuličky M [11.7]. Po odškrtnutí zaškrtávacího políčka napravo od hodnoty počtu zubů přes které se měří [11.3] a průměru válečku/kuličky [11.6] můžete zadat vlastní hodnoty. Další kontrolní rozměry nutné pro výrobu ozubení velmi úzce souvisí s lícováním ozubených kol a způsobem výroby a je tedy vhodná úzká spolupráce konstruktéra s technologem.
  

11.8 Dosažení požadované W a M změnou korekce x1 a sumX

V případě, že se snažíte zjistit parametry neznámého kola je možné použít tento nástroj. Na kole odměříte příslušný kontrolní rozměr, zadáte ho do příslušného vstupního pole a výpočet provede úpravu korekce x1 (SumX) v odstavci [5.0] tak, aby se vypočítaný rozměr W nebo M shodoval s naměřeným.

Upozornění: Pokud je požadovaný rozměr mimo rozsah (červená barva čísla), výpočet nebude spuštěn.

11.13 Čelní ozubená kola - Soustava přesnosti ISO - Část 1: Definice a mezní úchylky vztažené na stejnolehlé boky zubů ozubeného kola.

11.13 ANSI/AGMA 2015-1-A01. Accuracy Classification System - Tangential Measurements for Cylindrical Gears

V této části je uveden kompletní výpočet úchylek dle ISO 1328 (ANSI/AGMA 2015-1-A01). Výpočet úchylek je propojen s hlavním výpočtem a úchylky jsou počítány pro aktuální hodnotu přesnosti, modulu, průměrů a šířky kol. Hodnoty úchylek jsou pak využity při výpočtu koeficientů bezpečnosti.

Pokud potřebujete nezávisle na aktuálním výpočtu spočítat úchylky pro jiné rozměry ozubení, odškrtněte zaškrtávací tlačítko na řádku [11.14]. Barva vstupních buňek [11.15, 11.16, 11.17] se změní na bílou a můžete zadat vlastní hodnoty rozměrů ozubení.

Varování: Nezapomeňte zaškrtnout tlačítko na řádku [11.14] pro opětovné připojení k hlavnímu výpočtu.
Upozornění: Pro ozubený hřeben je pro výpočet velikosti úchylek uvažován vztažný průměr shodný s pastorkem. (Velikost úchylek ovlivňuje výpočet KHbeta, KV, KHalfa, KFalfa)

Rozsah vstupních hodnot ISO 1328 - Část 1

Stupeň přesnosti Q(A): 0-12  
Modul mn: 0.5-70
Průměr d: 5-10000
Šířka b: 4-1000

Platný rozsah vstupních hodnot ANSI/AGMA 2015-1-A01

Accuracy grades A2 through A11
0.5≤mn≤50
5≤z≤1000 or 10000/mn whichever is less
5≤dT≤10000 mm
f'isT, F'isT: 5≤dT≤2500 mm
FbT: 5≤dT≤4000 mm; 4≤b≤1000 mm

11.29 Čelní ozubená kola - Soustava přesnosti ANSI/AGMA 2015-2-A06

Platný rozsah vstupních hodnot
Accuracy grades C4 through C12

0.2≤mn≤ 5
2≤d≤1000 mm
3≤z≤ 1000
β≤45°
FrT: 0.5≤mn≤50; 5≤d≤12000 mm

11.31 Čelní ozubená kola - Soustava přesnosti ISO 1328 - Část 2

Platný rozsah vstupních hodnot pro  f''I and F''i:
Stupeň přesnosti Q: 4-10
Modul mn: 0.2-10
Průměr d: 5-1000
Šířka b: 4-1000

Silové poměry (síly působící na ozubení). [12]

V zatíženém soukolí vznikají síly, které jsou přenášeny na konstrukci stroje. Pro správné dimenzování zařízení je znalost těchto sil zcela zásadní. Orientace sil je znázorněná na obrázku, velikost sil je uvedená v tomto odstavci [12.1 - 12.4]

12.5 Ohybový moment.

U ozubení se šikmými zuby vzniká dodatečný ohybový moment, který je nutno brát v úvahu při návrhu hřídele.

12.6 Obvodová rychlost na roztečné kružnici.

Je další důležitý kvalitativní parametr, který má vliv na vyžadovanou přesnost soukolí [2.6] a na způsob mazání (Mazání kol). Maximální doporučená rychlost pro zvolený stupeň přesnosti je zobrazena v zelené buňce napravo.

12.7 Šířkové / měrné zatížení.

Je další kvalitativní ukazatel, který je používán pro výpočet "Součinitele nerovnoměrnosti zatížení zubu".

Parametry zvoleného materiálu. [13]

V tomto odstavci jsou vypsány materiálové charakteristiky materiálu pastorku a kola.

Tip: Vlastní materiálové hodnoty můžete zadat na listu "Materiál".
Tip: V odstavci [19.0] máte možnost jednoduše definovat svůj vlastní materiál (ISO 6336-5:2006 / ANSI/AGMA 2001-D04) a přidat jej do tabulky materiálů.

Výpočet ozubení na zadanou osovou vzdálenost. [14]

V převážné většině případů není osová vzdálenost pastorku a kola výsledkem výpočtu ozubení, ale jedná se o jeden ze vstupních parametrů, které je nutné dodržet. Často se také volí osová vzdálenost z normalizované řady. Požadovanou osovou vzdálenost je možné dosáhnout dvěma způsoby a to:

  1. Vhodným nastavením korekcí (posunutí výrobního nástroje) - častější způsob.
  2. Vhodným nastavením úhlu sklonu zubů - méně častý způsob.
Postup:
  1. Na řádku 14.1 zadejte požadovanou osovou vzdálenost, které chcete dosáhnout (levý sloupec). Informace o aktuální osové vzdálenosti je vpravo od vstupní buňky. Normalizované hodnoty jsou uvedeny ve výběrovém seznamu (napravo). Po výběru hodnoty je touto hodnotou automaticky vyplněno vstupní políčko vlevo.
  2. V tabulce navržených řešení [14.2] vyberte to, které vám nejvíce vyhovuje. Tabulka obsahuje 9 různých kombinací počtu zubů kola a pastorku. Pokud si nejste jisti vhodnou variantou, použijte návrh číslo 5 ze středu tabulky.
    ID Pořadové číslo
    z1/N1 Počet zubů pastorku
    z2/N2 Počet zubů kola
    i Převodový poměr
    b Úhel sklonu zubů
    S x Součet jednotkových posunutí
  3. Rozhodněte, jakým způsobem chcete dosáhnout požadované osové vzdálenosti:
    A...Změnou jednotkového posunutí -
    v tabulce rozdělení korekcí na pastorek a kolo [14.6]  vyberte způsob, jakým bude celková korekce (x1 + x2) rozdělena. Pokud to nevíte, vyberte si rozdělení podle převodového poměru. Toto rozdělení můžete kdykoliv jednoduše změnit posuvníkem [5.4] v odstavci "Korigování ozubení". Stiskněte tlačítko "OK" na řádku [14.11]. Tím jsou výsledky tohoto pomocného výpočtu přeneseny do výpočtu hlavního.
    B...Změnou úhlu sklonu zubů - Stiskněte tlačítko "OK" na řádku [14.15].
Tip1: Pro výpočet navrhovaných řešení v tabulce [14.2] jsou jako vstupní informace použity informace z hlavního výpočtu. Jedná se o úhel alfa [4.2], úhel beta [4.3] a normálný modul [4.6]. Proto pokud nejste spokojeni s tabulkou navrhovaných řešení, měňte i tyto vstupní hodnoty.
Tip2: Pokud nejste nuceni (z konstrukčních hledisek) použít určitou osovou vzdálenost a chcete použít pouze normalizovanou hodnotu, doporučujeme provést nejprve běžný návrh (včetně pevnostní kontroly) a pak použít nejbližší vyšší normalizovanou hodnotu osové vzdálenosti.

Výpočet ozubeného hřebene.

Osovou vzdálenost v tomto případě ovlivňuje pouze nastavení jednotkového posunutí pastorku (pro hřeben je x2=0). Na řádku [14.1] je uvedena aktuální osová vzdálenost aw a rozsah osových vzdáleností, které je možné změnou x1 dosáhnout.

Na řádku [14.2] zadejte požadovanou osovou vzdálenost. Stisknutím tlačítka "->x1" provedete změnu jednotkového posunutí pastorku.

Upozornění: Pokud je požadovaná osovou vzdálenost mimo rozsah (červená barva čísla), výpočet nebude spuštěn.

Výkon, oteplení, plocha skříně. [15]

Tento odstavec umožňuje orientační výpočet ztrátového tepla a plochu převodové skříně, nutnou pro odvedení tohoto tepla. Pro výpočet vyplňte první tři vstupní parametry:

15.1 Teplota okolního vzduchu.

15.2 Maximální teplota oleje.

Teplota oleje ve skříni by se měla pohybovat v rozmezí 50-80 °C s tím že pro menší moduly ozubení by měla být nižší. Přesnější určení teploty je závislé na zvolené konstrukci a použitých materiálech. Při vyšší teplotě oleje vzniká nebezpečí snížení boční vůle v ozubení a ozubení by se mohlo zadřít.

15.3 Koeficient odvodu tepla.

Je závislý na konstrukci a okolním prostředí převodové skříně. Předběžně je možné volit:
pro ISO:

  • 8 - 11 [W/m2/K] pro malé uzavřené místnosti
  • 14 - 17 [W/m2/K] pro dobře větrané haly

pro ANSI:

  • 1.4-1.9 [BTU/ft2/h/F] pro malé uzavřené místnosti
  • 2.5-3.0 [BTU/ft2/h/F] pro dobře větrané haly

15.4 Ztrátový výkon.

Je závislý na celkovém přenášeném výkonu a na účinnosti ozubení.

15.5 Plocha převodové skříně.

Parametr udává minimální plochu převodové skříně nutnou pro odvedení ztrátového výkonu a udržení požadované teploty oleje.

Předběžný návrh průměru hřídelí (ocel). [16]

V tomto odstavci jsou navrženy průměry hřídelí (ocel), které odpovídají požadovanému zatížení (přenášený výkon, otáčky). Tyto hodnoty jsou pouze orientační, pro konečný návrh je vhodné použít přesnějšího výpočtu.

Přibližný výpočet modulu existujícího kola. [17]

V praxi často nastává situace, že jste postaveni před neznámé ozubení a je nutné dopočítat jeho parametry (konkurenční srovnání, výroba náhradního kola....). Proto je zde jednoduchý nástroj, který by měl usnadnit prvotní výpočet základního parametru - modulu.

Postup při identifikaci.  
  1. Spočítejte, změřte a zadejte parametry pro řádek 17.1 až 17.4. Pokud je počet zubů kola sudý (kolo A) , je parametr u [17.3] roven nule, v případě lichého počtu zubů (kolo B) změřte vzdálenost mezi hranami sousedních zubů u [17.3]. Získáte normálný modul. 
  2. Vraťte se do základního výpočtu, zadejte v odstavci [4] tyto hodnoty a prověřte výpočet. Pak odměřte na skutečném soukolí co nejvíce hodnot a porovnávejte je s výsledkem výpočtu. Pokud se parametry kola počítaného a měřeného liší, měňte vstupy výpočtu včetně korekcí [5]. 

Seznam možných porovnávaných a měřených parametrů 
  • Osová vzdálenost [6]
  • Hlavové a patní průměry [6]
  • Tloušťka zubu na roztečné kružnici [6]
  • Kontrolní rozměry ozubení [11]

Je zřejmé, že uvedený postup vyžaduje určitou praxi a zkušenost, nicméně u běžných ozubení, u kterých se dá předpokládat, že byly vyráběny běžnými normalizovanými nástroji a postupy, vede celkem spolehlivě k rozumným výsledkům.

Pomocné výpočty, výpočet KHbeta, výpočet YSg. [18]

V tomto odstavci jsou k dispozici pomocné výpočty. Při zadávání hodnot použijte stejné jednotky jako v hlavním výpočtu. Přenos zadaných a spočítaných hodnot do hlavního výpočtu provedete stisknutím tlačítka "OK".

Výpočet KHb a YSg je popsán níže.

18.4 Určení součinitele KHb (metoda C)

Výpočet KHb se skládá z posloupnosti několika kroků.

1) Výpočet fsh = f(Fm, dsh, K', l, s, b1, d1)
2) Výpočet fma = f(fHb1 , fHb2) ... [11.29]
Z hodnot fsh a fma (popřípadě fsh2, fca, fbe) je vypočítána hodnota Fbx
3) Výpočet Fbx = f(fsh, fma, fsh2, fca, fbe, B1, B2)
4) Výpočet yb = f(Fbx, sHlim)
5) Výpočet Fby = f(Fbx, yb)
6) Výpočet KHb = f(Fby, Fm, cgb, b)

Řadu součinitelů je možné definovat několika metodami a je nutná dobrá znalost navrhovaného / kontrolovaného soukolí. Pro základní návrh stiskněte tlačítko "Nastavení výchozích hodnot". Tím nastavíte výpočet do základního stavu následovně:

- [18.8] ... nastaven podle volby [2.5]
- [18.9, 18.10] ... rozměry odhadnuty z velikosti soukolí a z nastavení [18.8]
- [18.16, 18.17] ... nastaven podle zvoleného stupně přesnosti [2.6]

Poté můžete postupně zadávat a nastavovat ty parametry, které znáte, či můžete odhadnout.

Vlastní hodnoty můžete zadávat po odškrtnutí zaškrtávacího políčka u příslušného vstupu.

Poznámka: Pro kvalifikovaný výpočet je vhodná znalost ISO6336:1(2006)

18.6 Průměr hřídele

Přednastavena je hodnota, která vychází z patního průměru pastorku a minimálního průměru hřídele [8.4]. Pokud znáte průměr hřídele odškrtněte zaškrtávací tlačítko a zadejte vlastní hodnotu.

18.7 Typ ozubení

Zde zvolte typ ozubení.

18.8 Koeficient polohy pastorku

V seznamu vyberte odpovídající uložení pastorku podle obrázku. Přednastaveno je podle [2.5].

18.9 Rozteč ložisek, Vzdálenost středu pastorku

Předběžně je hodnota l a s odvozena z šířky kol a z nastaveného uložení soukolí [18.8]. Po odškrtnutí zaškrtávacího tlačítka můžete zadat vlastní hodnoty.

18.11 - 18.15 Úchylky ozubení

Hodnoty fsh, fsh2, fma, fca, fbe popisují deformace ozubených kol, úchylky kol, úchylky uložení.  Hodnoty fsh2, fca a fbe nejsou v tomto výpočtu řešené a pokud neřešíte úplnou rovnici pro výpočet Fbx [18.17] mohou být nulové. Hodnoty fsh a fma můžete přímo zadat, nebo použít hodnoty počítané z parametrů z předchozích řádků.

18.16 Modifikace sklonu

Ze seznamu zvolte příslušnou modifikaci sklonu zubu. Detaily jsou uvedené v ISO6336:1(2006)

18.17 Výchozí ekvivalentní nesouosost (před záběhem)

V seznamu volíte způsob výpočtu Fbx.

1. Vlastní hodnota
2. Ozubené soukolí, u nichž velikost a přiměřenost pásma dotyku není prokázána a vzájemný dotyk pod zatížením je nedokonalý.
3. Ozubené soukolí s ověřenou polohou pásma dotyku (např. modifikací zubů nebo ustavenim ložisek).
4. Pokud jsou vedle deformaci tělesa pastorku a jeho hřídele brány v úvahu i deformace kola / hřídele kola a deformace skříně a posuvy ložisek.

18.20 Součinitel nerovnoměrnosti zatížení podél zubu

Zpět do odstavce [9.0] se dostanete stisknutím tlačítka "OK". Zároveň je nastaven výpočet KHb ve výpočtu součinitelů podle ISO6336.

18.21 Součinitel koncentrace napětí pro kola s vruby v patě zubu YSg

Vrub ozubeného kola (např. brusný vrub v patním přechodu zubu blízko kritického průřezu) obvykle zvyšuje hodnotu koncentrace napětí způsobenou patním přechodem, takže součinitel koncentrace napětí je patřičně větší. Pokud je vrub blízko kritického řezu, je pak součinitel YSg dosazen za YS.

Vyplňte parametry vrubu podle obrázku. Po stisknutí tlačítka "OK" se přepnete zpět do odstavce [9.0] a součinitel YS je nahrazen součinitelem YSg.

 

Výpočet SHlim a SFlim podle ISO 6336-5 (sac a sat AGMA), návrh vlastností materiálu  [19]

19.1 Typ materiálu

V seznamu vyberte typ materiálu, pro který chcete určit materiálové vlastnosti.

19.3 Požadavky na kvalitu materiálu a tepelné zpracování

Použité vztahy jsou určeny pro tři stupně kvality materiálu ML, MQ a ME
- ML představuje nejmírnější požadavky na kvalitu materiálu a na proces jeho tepelného zpracování během výroby ozubeného kola.
- MQ představuje požadavky, které může splnit zkušený výrobce při rozumných výrobních nákladech.
- ME představuje požadavky, které musí být splněny při požadavku vysoké provozní spolehlivosti.

(Pro AGMA stupeň 1-3, detailní popis v normě.)

19.4 Tvrdost povrchu počítaného materiálu (rozsah tvrdosti od - do)

Zadejte tvrdost povrchu. Na základě typu materiálu a jeho tvrdosti jsou určené jeho parametry. Na koci řádku je uveden rozsah tvrdostí, pro které výpočet parametrů platí. Pro zadání tvrdosti můžete volit mezi různými jednotkami a to HV, HB a HRC.

19.18 Zkratka pro označení materiálu / Způsob tepelného zpracování (ANSI/AGMA)

Pokud zadáváte vlastní materiálové hodnoty a budete přidávat materiál do tabulky materiálů, zvolte správně označení (Způsob tepelného zpracování dle ANSI/AGMA). Podle tohoto označení jsou pak v pevnostním výpočtu voleny některé koeficienty.

19.19 Název materiálu v tabulce materiálů

Po odškrtnutí tlačítka na řádku [19.5] je možné zadat vlastní popis materiálu, který bude v materiálové tabulce uveden a budete podle něj vybírat materiál v odstavci [2.0].

19.20 Přenos do tabulky materiálů, do řádku číslo:

Ze seznamu vyberte jeden z 5ti řádků určených pro uživatelem definované materiály. Při přenosu hodnot bude přepsán původní obsah v tabulce materiálů bez upozornění.

Tip: Po odškrtnutí tlačítka na řádku [19.5] můžete libovolně vyplnit materiálové vlastnosti a přenést do tabulky materiálů.

Mazání kol.

Při rozhodování o způsobu mazání ozubení se řiďte následující tabulkou.

Typ mazání Obvodová rychlost v
  [m/s] [ft/min]
Brodivé mazání < 12 < 2400
Tlakové rozstřikové mazání > 12 > 2400
Olejovou mlhou > 60 > 12000
  • Brodivé mazání .... Vvýjimečně i pro vyšší rychlosti. Při vyšších rychlostech jsou nutné konstrukční úpravy (otvory, žlábky...) pro zajištění přísunu oleje k mazaným místům.
    Výška hladiny - kolo je ponořeno v oleji na 0.5 - 3 násobek výšky zubu.
  • Tlakové rozstřikové mazání .... Při rychlosti v=20-40m/s (4000 - 8000 ft/min) se olej přivádí na vstup kol do záběru, při vyšších rychlostech i na výstup ze záběru (odvod tepla). Přívod oleje tryskami.
  • Olejovou mlhou ... Zvolte pro nejvyšší obvodové rychlosti.

Grafický výstup, CAD systémy.

Informace o možnostech 2D a 3D grafického výstupu a informace o spolupráci se 2D a 3D CAD systémy naleznete v dokumentu "Grafický výstup, CAD systémy".

Dodatky - Tento výpočet:

Úhel a.

Úhel nastavuje pootočení výkresu sestavy kol vzhledem k vodorovné ose (obrázek - viz. tlačítko).

Úhel b, zkosení ozubení.

Těmito parametry nastavte zkosení ozubeného kola podle obrázku.

20.4 Detailní výkres zubu a kola.

Kromě standardního zobrazení, které se používá na výkresech sestav a detailů je možné vykreslit i detailní zobrazení zubu, detail celého kola, zobrazení záběru kol a výkres nástroje. Bok zubu je počítán ze simulace záběru nástroje s obráběným kolem, což umožňuje zjistit přesný tvar zubu včetně paty zubu. Detailní výkres celého kola pak může sloužit jako podklad pro zhotovení přesného modelu ve 3D CAD systému, nebo jako vstupní data pro výrobu kola.
Na listu "Souřadnice" jsou v tabulce uvedeny souřadnice bodů pravé strany křivky zubu (pastorek i kolo) v souřadné soustavě X,Y s bodem 0,0 ve středu kola. Pro přepočítání a vygenerování aktuálních souřadnic podle nastavení z odstavce [19] stiskněte tlačítko "Občerstvit".

Princip výpočtu (generování) křivky zubu:

Výrobní nástroj (B) jehož rozměry jsou definované v odstavci [3] je odvalován postupně po kružnici (C) s krokem úhlu W a vytváří tak křivku zubu (A) v jednotlivých bodech (2).

20.5 Počet vykreslených zubů

Zde zadejte počet zubů, které mají být vykresleny v částečném vykreslení. Zuby pastorku jsou vykresleny ve směru nahoru, zuby kola ve směru dolů, vždy symetricky podle svislé osy. Na obrázku jsou pro pastorek zvoleny 3 zuby (spodní kolo) a pro kolo 4 zuby.

20.6 Počet bodů hlavy zubu

Definuje počet bodů (úseků) na hlavě poloviny zubu viz obrázek [19.4], odkaz (1).
Rozsah povolených hodnot: <2 - 50>, doporučeno: 5

20.7 Počet bodů boku zubu

Definuje počet bodů (úseků), které tvoří kompletní bok zubu viz obrázek [19.4], odkaz (2).
Rozsah povolených hodnot: <10 - 500>, doporučeno: 30 a více

Upozornění: Při větším počtu bodů může být výkres kompletního ozubení značně veliký a čas generování i několik desítek sekund.

20.8 Odvalení (pootočení) nástroje mezi záběrem

Definuje přírůstek úhlu po kterém se odvaluje (pootočí) nástroj při obrábění boku zubu viz obrázek [19.4], úhel W.
Rozsah povolených hodnot: <0.02 - 10>, doporučeno: 0.5

20.9 Počet kopií zubu při kontrole záběru

Vnější ozubení

Definuje, kolik bude zobrazeno poloh při vykreslení záběru zubů.
Rozsah povolených hodnot: <3 - 100>, doporučeno: 20

Vnitřní ozubení.

Jelikož je nutné a vhodné kontrolovat u vnitřního ozubení nejen záběr vlastních zubů ale i možné kolize zubů je v případě vnitřního ozubení vygenerován výkres kompletního záběru vnějšího i vnitřního kola. Počet kopií zubu při kontrole záběru [19.9] v tomto případě udává počet kopií pastorku.

20.10 Pootočení pastorku při kontrole záběru

Udává pootočení pastorku mezi jednotlivými kopiemi pastorku, které jsou generované při kontrole záběru.

Přepínač "Výkres bez os" definuje, jestli budou ve vkládaném výkrese odstraněny osy.

Tip: Pokud potřebujete vytvořit přesný model ozubení ve 3D CAD systému, postupujte následovně:
  1. Vygenerujte kompletní profil ozubení do dxf souboru.
  2. Použijte tento dxf soubor jako základ profilu ozubení (různý postup v jednotlivých CAD systémech)
  3. Vytáhněte profil na požadovanou velikost.

Ukázka 3D modelu

Upozornění: Pokud chcete modelovat šikmé ozubení ( b > 0)  je nutné nastavit ve výpočtu příslušný úhel a v CAD systému vytáhnout vygenerovaný profil současně s nastavením úhlu stoupání.

Nastavení, změna jazyka.

Informace o nastavení parametrů výpočtu a nastavení jazyka naleznete v dokumentu "Nastavení výpočtů, změna jazyka".

Uživatelské úpravy výpočtu.

Všeobecné informace o tom, jak je možné měnit a rozšiřovat sešity výpočtu, jsou uvedeny v dokumentu "Úpravy sešitu (výpočtu)".

Dodatky - Tento výpočet:

Způsob tepelného zpracování
1...Tepelně nezpracovaná, normalizačně žíhaná
2…Zušlechtěná
3…Cementovaná, kalená, povrchově kalená
4…Nitridovaná

Seznam norem, seznam literatury:

ISO 6336-1:2006
- Calculation of load capacity of spur and helical gears - Part 1: Basic principles, introduction and general influence factors
- Calcul de la capacité de charge des engrenages cylindriques a dentures droite et hélicoidale - Partie 1: Principles de base, introduction et facteurs généraux d'influence
- Výpočet únosnosti čelních ozubenych kol s přímými a šikmými zuby - Část 1: Základní principy, doporučení a obecné ovlivfňující faktory

ISO 6336-2:2006
- Calculation of load capacity of spur and helical gears - Part 2: Calculation of surface durability (pitting)
- Calcul de Ia capacité de charge des engrenages cylindriques à dentures droite et hélicoidale - Partie 2: Calcul de la résistance à la pression de contact (piqure)
- Výpočet únosnosti čelních ozubených kol s přímými a šikmými zuby - Část 2: Výpočet trvanlivosti povrchu (pitting)

ISO 6336-3:2006
- Calculation of load capacity of spur and helical gears - Part 3: Calculation of tooth bending strength
- Calcul de la capacité de charge des engrenages cylindriques à dentures droite et hélicoïdale - Partie 3: Calcul de la résistance à la flexion en pied de dent
- Výpočet únosnosti čelních ozubených kol s přímými a šikmými zuby - Část 3: Výpočet pevnosti v ohybu zubu

ISO 6336-5:2003
- Calculation of load capacity of spur and helical gears – Part 5: Strength and quality of materials
- Calcul de la capacité de charge des engrenages cylindriques à dentures droite et hélicoïdale – Partie 5: Résistance et qualité des matériaux
- Výpočet únosnosti čelních ozubených kol s přímými a šikmými zuby – Část 5: Údaje o pevnosti a kvalitě materiálů

ISO 1265
- Metalic materials - Conversion of hardness values
- Matériaux métalliques - Conversion des valeurs de dureté
- Metallische Werkstoffe - Umwertung von Hartewerten
- Kovové materiály - Převod hodnot tvrdosti

ISO 1328-1:1997
- Cylindrical gears - ISO system of accuracy - Part 1: Definitions and allowable values of deviations relevant to corresponding flanks of gear teeth
- Engrenages cylindriques - Systéme ISO de precision - Partie 1: Définions et valeurs admissibles des écarts pour les flanc homologues de la denture
- Toleranzensystem ISO - Teil 1: Toleranzen fur Flankenlinienabweichungen
- Čelní ozubená kola - Soustava přesnosti ISO - Část 1: Definice a mezní úchylky vztažené na stejnolehlé boky zubů ozubeného kola.

ISO 1328-2:1997
-
Cylindrical gears - ISO system of accuracy Part 2: Definitions and allowable values of deviations relevant to radial composite deviations and runout information
- Engrenages cyindriques - Systéme ISO de precision Partie 2: Definitions et valeurs admissibles des ecarts composés radiaux et information sur le faux-rond
- Čelní ozubená kola - Soustava přesnosti ISO - Část 2: Definice a hodnoty dovolenych úchylek relevantní k radiálním kinematickým úchylkám a informativně k obvodovému házení.

ISO 1122-1:1998
- Vocabulary of gear terms - Part 1: Definitions related to geometry
- Vocabulaire des engrenages - Partie 1: Définitions géométriques
- Slovník termínů ozubení - Část 1: Definice vztahující se ke geometrii

ANSI/AGMA 2001-D04
AMERICAN NATIONAL STANDARD Fundamental Rating Factors and Calculation Methods for Involute Spur and Helical Gear Teeth

AGMA 908-B89
Geometry Factors for Determining the Pitting Resistance and Bending Strength of Spur, Helical and Herringbone Gear Teeth

ANSI/AGMA 2015- 1-A01
Accuracy Classification System - Tangential Measurements for Cylindrical Gears

ANSI/AGMA 2015-2-A06
Accuracy Classification System - Radial Measurements for Cylindrical Gears