Gleasonšpirálové kužeľové ozubené kolesású špecializovaný typ kužeľového ozubeného kolesa určeného na prenos výkonu medzi pretínajúcimi sa hriadeľmi, zvyčajne pod uhlom 90 stupňov. Systém Gleason sa vyznačuje jedinečnou geometriou zubov a výrobnou metódou, ktoré zabezpečujú plynulý pohyb, vysoký krútiaci moment a tichú prevádzku. Tieto ozubené kolesá sa široko používajú v automobilových, priemyselných a leteckých prevodovkách, kde sú spoľahlivosť a presnosť kritické.
Gleasonov systém bol vyvinutý na zlepšenie rovných akužeľové ozubené kolesá Zerozavedením zakriveného, špirálovitého zuba. Tento špirálový tvar umožňuje postupný záber medzi zubami, čím sa výrazne znižuje hluk a vibrácie a zároveň sa umožňujú vyššie otáčky a nosnosť. Konštrukcia tiež zlepšuje kontaktný pomer a pevnosť povrchu, čím sa zabezpečuje efektívny prenos výkonu pri vysokom alebo dynamickom zaťažení.
Každý pár špirálových kužeľových ozubených kolies Gleason pozostáva z pastorka a zodpovedajúceho ozubeného kolesa, vyrobených so zladenou geometriou. Výrobný proces je vysoko špecializovaný. Začína sa kovaním alebo presným odlievaním polotovarov z legovanej ocele, ako napríklad 18CrNiMo7-6, po čom nasleduje hrubé rezanie, odvaľovanie alebo tvarovanie na vytvorenie počiatočného tvaru ozubeného kolesa. Pokročilé metódy, ako je 5-osové obrábanie, brúsenie a tvrdé rezanie, zabezpečujú vysokú rozmerovú presnosť a optimalizovanú povrchovú úpravu. Po tepelnom spracovaní, ako je cementácia (58 – 60 HRC), sa ozubené kolesá lapujú alebo brúsia, aby sa dosiahol dokonalý záber medzi pastorkom a ozubeným kolesom.
Geometria špirálových kužeľových ozubených kolies Gleason je definovaná niekoľkými kritickými parametrami – uhlom špirály, uhlom tlaku, rozstupovou vzdialenosťou kužeľa a šírkou čela. Tieto parametre sa presne vypočítavajú, aby sa zabezpečili správne vzory kontaktu zubov a rozloženie zaťaženia. Počas záverečnej kontroly nástroje, ako je súradnicový merací stroj (CMM) a analýza kontaktu zubov (TCA), overujú, či ozubené koleso spĺňa požadovanú triedu presnosti podľa DIN 6 alebo ISO 1328-1.
V prevádzke, Gleasonova špirálakužeľové ozubené kolesáponúkajú vysokú účinnosť a stabilný výkon aj v náročných podmienkach. Zakrivené zuby zabezpečujú nepretržitý kontakt, čím znižujú koncentráciu napätia a opotrebenie. Vďaka tomu sú ideálne pre automobilové diferenciály, prevodovky nákladných vozidiel, ťažké stroje, lodné pohonné systémy a elektrické náradie. Okrem toho možnosť prispôsobiť geometriu zubov a montážnu vzdialenosť umožňuje inžinierom optimalizovať dizajn pre špecifické obmedzenia krútiaceho momentu, rýchlosti a priestoru.
Špirálové kužeľové ozubené koleso typu Gleason – tabuľka kľúčových výpočtov
| Položka | Vzorec / Výraz | Premenné / Poznámky |
|---|---|---|
| Vstupné parametre | (z_1, z_2, m_n, alfa_n, Sigma, b, T) | zuby pastorka/ozubenia (z); normálový modul (m_n); normálový uhol tlaku (α_n); uhol hriadeľa (Sigma); šírka čela (b); prenášaný krútiaci moment (T). |
| Referenčný (stredný) priemer | (d_i = z_i, m_n) | i = 1 (pastorok), 2 (ozubené koleso). Stredný/referenčný priemer v normálovom reze. |
| Uhly sklonu (kužeľ) | (Δ1, Δ2) také, že (Δ1 + Δ2 = ΔS) a (sin Δ1 d1 = sin Δ2 d2) | Vyriešte uhly kužeľa zodpovedajúce proporciám zubov a uhlu drieku. |
| Vzdialenosť kužeľa (vzdialenosť vrcholu rozstupu) | (R = \dfrac{d_1}{2\sin\delta_1} = \dfrac{d_2}{2\sin\delta_2}) | Vzdialenosť od vrcholu kužeľa k rozstupovej kružnici meraná pozdĺž generatrisy. |
| Kruhový rozstup (normálny) | (p_n = π m_n) | Lineárny rozstup v normálnej časti. |
| Priečny modul (približne) | (m_t = \dfrac{m_n}{\cos\beta_n}) | (\beta_n) = normálový špirálový uhol; podľa potreby sa transformuje medzi normálovým a priečnym rezom. |
| Špirálny uhol (vzťah strednej/priečnej hodnoty) | (\tan\beta_t = \tan\beta_n \cos\delta_m) | (\delta_m) = stredný uhol kužeľa; použite transformácie medzi normálovým, priečnym a stredným špirálovým uhlom. |
| Odporúčaná šírka tváre | (b = k_b , m_n) | (k_b) sa zvyčajne volí od 8 do 20 v závislosti od veľkosti a použitia; presnú hodnotu získate v konštrukčnej praxi. |
| Dodatok (priemer) | (približne m_n) | Štandardná aproximácia adenduma v plnej hĺbke; pre presné hodnoty použite tabuľky presných proporcií zubov. |
| Vonkajší (hrotový) priemer | (d_{o,i} = d_i + 2a) | i = 1,2 |
| Priemer koreňa | (d_{f,i} = d_i – 2h_f) | (h_f) = dedendum (z proporcií ozubeného systému). |
| Hrúbka kruhového zuba (približne) | (s \približne \dfrac{\pi m_n}{2}) | Pre presnosť geometrie skosenia použite korigovanú hrúbku z tabuliek zubov. |
| Tangenciálna sila na rozstupovej kružnici | (F_t = \dfrac{2T}{d_p}) | (T) = krútiaci moment; (d_p) = priemer rozstupu (používajte konzistentné jednotky). |
| Ohybové napätie (zjednodušené) | (\sigma_b = \dfrac{F_t \cdot K_O \cdot K_V}{b \cdot m_n \cdot Y}) | (K_O) = faktor preťaženia, (K_V) = dynamický faktor, (Y) = tvarový faktor (geometria ohybu). Pre návrh použite kompletnú ohybovú rovnicu AGMA/ISO. |
| Kontaktné napätie (Hertzov typ, zjednodušené) | (\sigma_H = C_H \sqrt{\dfrac{F_t}{d_p , b} \cdot \dfrac{1}{\frac{1-\nu_1^2}{E_1}+\frac{1-\nu_2^2}{E_2}}}) | (C_H) geometrická konštanta, (E_i,\nu_i) moduly pružnosti materiálu a Poissonove koeficienty. Na overenie použite úplné rovnice kontaktného napätia. |
| Kontaktný pomer (všeobecne) | (\varepsilon = \dfrac{\text{oblúk pôsobenia}}{\text{základná výška tónu}}) | Pre kužeľové ozubené kolesá sa výpočet vykonáva pomocou geometrie rozstupového kužeľa a uhla špirály; zvyčajne sa vyhodnocuje pomocou tabuliek alebo softvéru na návrh ozubených kolies. |
| Virtuálny počet zubov | (z_v \približne \dfrac{d}{m_t}) | Užitočné pre kontroly kontaktu/podrezania; (m_t) = priečny modul. |
| Kontrola minimálneho počtu zubov / podrezania | Použite minimálny stav zubov na základe uhla špirály, uhla tlaku a proporcií zubov | Ak je (z) pod minimom, je potrebné podrezanie alebo špeciálne nástroje. |
| Nastavenia stroja/frézy (krok návrhu) | Určenie uhlov frézovacej hlavy, rotácie kolísky a indexovania z geometrie ozubeného systému | Tieto nastavenia sú odvodené z geometrie ozubeného kolesa a systému frézy; postupujte podľa postupu stroja/nástroja. |
Moderné výrobné technológie, ako napríklad CNC stroje na rezanie a brúsenie kužeľových ozubených kolies, zabezpečujú konzistentnú kvalitu a zameniteľnosť. Integráciou počítačom podporovaného návrhu (CAD) a simulácie môžu výrobcovia vykonávať reverzné inžinierstvo a virtuálne testovanie pred skutočnou výrobou. To minimalizuje dodaciu lehotu a náklady a zároveň zvyšuje presnosť a spoľahlivosť.
Stručne povedané, špirálové kužeľové ozubené kolesá Gleason predstavujú dokonalú kombináciu pokročilej geometrie, pevnosti materiálu a presnosti výroby. Ich schopnosť zabezpečiť plynulý, efektívny a odolný prenos výkonu z nich urobila nepostrádateľnú súčasť moderných pohonných systémov. Či už sa používajú v automobilovom, priemyselnom alebo leteckom priemysle, tieto ozubené kolesá naďalej definujú excelentnosť v pohybe a mechanickom výkone.
Čas uverejnenia: 24. októbra 2025