Gleasonspirálová kuželová ozubená kolajsou specializovaný typ kuželového ozubeného kola určeného k přenosu výkonu mezi protínajícími se hřídeli, obvykle pod úhlem 90 stupňů. Systém Gleason se vyznačuje jedinečnou geometrií zubů a výrobní metodou, které zajišťují plynulý pohyb, vysoký točivý moment a tichý provoz. Tato ozubená kola se široce používají v automobilových, průmyslových a leteckých převodovkách, kde je spolehlivost a přesnost klíčová.
Gleasonův systém byl vyvinut za účelem vylepšení rovných akuželová ozubená kola Zeroluzavedením zakřiveného, spirálovitě tvarovaného zubu. Tento spirálový tvar umožňuje postupný záběr mezi zuby, což výrazně snižuje hluk a vibrace a zároveň umožňuje vyšší rychlosti otáčení a nosnost. Konstrukce také zlepšuje kontaktní poměr a pevnost povrchu, což zajišťuje efektivní přenos výkonu při velkém nebo dynamickém zatížení.
Každý pár spirálových kuželových ozubených kol Gleason se skládá z pastorku a spojovacího ozubeného kola, vyrobených s odpovídající geometrií. Výrobní proces je vysoce specializovaný. Začíná kováním nebo přesným odléváním polotovarů z legované oceli, jako je 18CrNiMo7-6, po kterém následuje hrubé řezání, odvalování nebo tvarování za účelem vytvoření počátečního tvaru ozubeného kola. Pokročilé metody, jako je 5osé obrábění, loupání a tvrdé obrábění, zajišťují vysokou rozměrovou přesnost a optimalizovanou povrchovou úpravu. Po tepelném zpracování, jako je cementace (58–60 HRC), se ozubená kola lapují nebo brousí, aby se dosáhlo dokonalého záběru mezi pastorkem a ozubeným kolem.
Geometrie spirálových kuželových ozubených kol Gleason je definována několika kritickými parametry – úhlem spirály, úhlem tlaku, vzdáleností roztečného kužele a šířkou čela. Tyto parametry jsou přesně vypočítány, aby bylo zajištěno správné rozložení kontaktu zubů a zatížení. Během závěrečné kontroly nástroje, jako je souřadnicový měřicí stroj (CMM) a analýza kontaktu zubů (TCA), ověřují, zda soukolí splňuje požadovanou třídu přesnosti DIN 6 nebo ISO 1328-1.
V provozu, Gleasonova spirálakuželová ozubená kolanabízejí vysokou účinnost a stabilní výkon i za náročných podmínek. Zakřivené zuby zajišťují nepřetržitý kontakt, snižují koncentraci napětí a opotřebení. Díky tomu jsou ideální pro automobilové diferenciály, převodovky nákladních vozidel, těžké stroje, lodní pohonné systémy a elektrické nářadí. Kromě toho možnost přizpůsobení geometrie zubů a montážní vzdálenosti umožňuje inženýrům optimalizovat konstrukci pro specifická omezení krouticího momentu, rychlosti a prostoru.
Spirálové kuželové ozubené kolo typu Gleason – tabulka klíčových výpočtů
| Položka | Vzorec / Výraz | Proměnné / Poznámky |
|---|---|---|
| Vstupní parametry | (z_1, z_2, m_n, alfa_n, Sigma, b, T) | zuby pastorku/ozubení (z); normální modul (m_n); normálový úhel tlaku (\alpha_n); úhel hřídele (\Sigma); šířka čelní plochy (b); přenášený krouticí moment (T). |
| Referenční (střední) průměr | (d_i = z_i , m_n) | i = 1 (pastorek), 2 (ozubené kolo). Střední/referenční průměr v normálové části. |
| Úhly stoupání (kužele) | (Δ1,Δ2) tak, že (Δ1 + Δ2 = ΔS) a (sin Δ1 d1 = sin Δ2 d2) | Vyřešte úhly kužele odpovídající proporcím zubu a úhlu hřídele. |
| Vzdálenost kužele (vzdálenost vrcholu stoupání) | (R = \dfrac{d_1}{2\sin\delta_1} = \dfrac{d_2}{2\sin\delta_2}) | Vzdálenost od vrcholu kužele k roztečné kružnici měřená podél generatrisy. |
| Kruhová rozteč (normální) | (p_n = π m_n) | Lineární rozteč v normálním řezu. |
| Příčný modul (přibližně) | (m_t = μm_n cos β_n) | (\beta_n) = úhel normálové spirály; transformuje se mezi normálovým a příčným řezem dle potřeby. |
| Spirální úhel (vztah střední/příčné osy) | (\tan\beta_t = \tan\beta_n \cos\delta_m) | (\delta_m) = střední úhel kužele; použijte transformace mezi normálovým, příčným a středním úhlem spirály. |
| Doporučená šířka obličeje | (b = k_b , m_n) | (k_b) se obvykle volí od 8 do 20 v závislosti na velikosti a použití; přesnou hodnotu získáte v projekční praxi. |
| Dodatek (průměr) | (a \přibližně m_n) | Standardní aproximace adenduma v plné hloubce; pro přesné hodnoty použijte tabulky přesných proporcí zubů. |
| Vnější (špičkový) průměr | (d_{o,i} = d_i + 2a) | i = 1,2 |
| Průměr kořene | (d_{f,i} = d_i – 2h_f) | (h_f) = dedendum (z proporcí ozubeného systému). |
| Tloušťka kruhového zubu (přibližně) | (s \přibližně \dfrac{\pí m_n}{2}) | Pro geometrii zkosení použijte pro přesnost korigovanou tloušťku z tabulek zubů. |
| Tangenciální síla na roztečné kružnici | (F_t = \dfrac{2T}{d_p}) | (T) = točivý moment; (d_p) = průměr rozteče (použijte konzistentní jednotky). |
| Ohybové napětí (zjednodušené) | (\sigma_b = \dfrac{F_t \cdot K_O \cdot K_V}{b \cdot m_n \cdot Y}) | (K_O) = součinitel přetížení, (K_V) = dynamický součinitel, (Y) = tvarový faktor (geometrie ohybu). Pro návrh použijte plnou ohybovou rovnici AGMA/ISO. |
| Kontaktní napětí (Hertzův 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 konstanta, (E_i,\nu_i) moduly pružnosti materiálu a Poissonovy poměry. Pro ověření použijte úplné rovnice pro kontaktní napětí. |
| Kontaktní poměr (obecně) | (\varepsilon = \dfrac{\text{oblouk působení}}{\text{základní výška tónu}}) | U kuželových ozubených kol se výpočet provádí s využitím geometrie roztečného kužele a úhlu spirály; obvykle se vyhodnocuje pomocí tabulek pro návrh ozubených kol nebo softwaru. |
| Virtuální počet zubů | (z_v \přibližně \dfrac{d}{m_t}) | Užitečné pro kontroly kontaktu/podřezání; (m_t) = příčný modul. |
| Kontrola minimálního počtu zubů / podříznutí | Použijte minimální stav zubů na základě úhlu spirály, úhlu tlaku a proporcí zubů. | Pokud je (z) pod minimem, je nutné podříznutí nebo použití speciálního nástroje. |
| Nastavení stroje/frézy (krok návrhu) | Určení úhlů frézovací hlavy, natočení kolébky a indexování z geometrie ozubeného systému | Tato nastavení jsou odvozena z geometrie ozubeného kola a řezného systému; dodržujte postup stroje/nástroje. |
Moderní výrobní technologie, jako jsou CNC řezací a brusné stroje na kuželová ozubená kola, zajišťují konzistentní kvalitu a zaměnitelnost. Integrací počítačem podporovaného navrhování (CAD) a simulace mohou výrobci provádět reverzní inženýrství a virtuální testování před skutečnou výrobou. To minimalizuje dodací lhůty a náklady a zároveň zvyšuje přesnost a spolehlivost.
Stručně řečeno, spirálová kuželová ozubená kola Gleason představují perfektní kombinaci pokročilé geometrie, pevnosti materiálu a přesnosti výroby. Jejich schopnost zajistit plynulý, efektivní a trvanlivý přenos výkonu z nich činí nepostradatelnou součást moderních pohonných systémů. Ať už se používají v automobilovém, průmyslovém nebo leteckém průmyslu, tato ozubená kola i nadále definují dokonalost v pohybu a mechanickém výkonu.
Čas zveřejnění: 24. října 2025