We wszystkich, obciążonych mechanizmach, w których występuje tarcie, smarowanie jest wskazane. Wiedzą o tym kolarze górscy, wiedzą właściciele maszyn. Oczywiście są mniej i bardziej trwałe koła łańcuchowe, ale należy powiedzieć sobie otwarcie, że niezależnie od materiału, z którym mamy do czynienia nie ma możliwości ciągłej pracy na sucho. Zatem ten poradnik nie ma na celu zachęcenia do niesmarowania kół zębatych łańcuchowych, a raczej ma być swego rodzaju prognozą tempa zużycia kół.
Czym w ogóle są koła zębate?
Jak sama nazwa wskazuje, są to koła posiadające zęby. Parametrów takiego koła jest jednak całkiem sporo. Zanim przejdziemy do kwestii materiałowych i metalurgicznych, które są istotne w przemyśle, skupmy się na pozostałych parametrach. Będą to w szczególności:
- h – wysokość zęba (suma wysokości głowy i stopy zęba)
- z – liczba zębów, czyli wystających „pagórków” na naszym kole.
- c – luz wierzchołkowy (zwykle 0,25 modułu)
- m – moduł zęba. Parametr charakteryzujący wielkość zębów koła zębatego, znormalizowany przez Polską Normę PN/M-88502. Wzór na moduł zęba m = p/π
- p – podziałka obwodowa. Tutaj chodzi o odległość boków zębów mierzonych na łuku koła podziałowego.
Mniej popularnymi parametrami (ale również istotnymi) są:
- d – średnica podziałowa, określająca średnicę okręgu, na którym szerokość wrębu jest równa grubości zęba
- da – średnica wierzchołkowa, czyli okręgu przechodzącego przez wierzchołki zębów. Określa zatem pośrednio wysokość zęba
- df – średnica stóp, będąca średnicą okręgu przechodzącego przez dna wrębów
- db – średnica koła zasadniczego, tj. koła, z którego rozwijane są zarysy ewolwentowe boków zębów. Brzmi fachowo, a chodzi po prostu o krzywą wykreśloną przez punkt leżący na prostej toczącej się po krzywej k.
Materiały kół zębatych
Mając podstawową wiedzę na temat budowy kół zębatych, możemy przejść do wyboru materiału. Oczywiście pomijamy tutaj koła zębate plastikowe, które możemy znaleźć w zabawkach czy tanich, ręcznych maszynkach do siekania (notabene nierzadko na łożyskach ciernych, które zużywają się w ciągu stu pierwszych obrotów :)). Przejdziemy do zastosowań typowo przemysłowych.
Wśród materiałów najczęściej używanych znajdują się:
- koła łańcuchowe żeliwne: żeliwo to nic innego jak stop żelaza z węglem. Charakteryzuje się odpornością na ścieranie i dobrym tłumieniem drgań. Widzimy zatem, że jest to idealny materiał na koło zębatego
- koła łańcuchowe nierdzewne: wykonane ze stali nierdzewnej. Charakteryzują się wysoką odpornością korozyjną i trwałością, są jednak trochę droższe od kół żeliwnych.
- Koła łańcuchowe z hartowanymi zębami: są to po prostu koła ze stali nierdzewnej, w których dodatkowo – na końcowym etapie produkcji – hartuje się indukcyjnie zęby, dzięki czemu zwiększa się ich odporność na ścieranie. Król wśród kół zębatych.:)
Które koła najdłużej wytrzymają bez smarowania?
Te, które mają najwyższą odporność na ścieranie. Czyli z pewnością nie będą to koła plastikowe. Ale koła z hartowanymi indukcyjnie zębami – jak najbardziej. Zwróćmy jednak uwagę, że tarcie pozostanie takie samo, a tarcie powoduje lokalny wzrost temperatury. Przy wyższych prędkościach i obciążeniach może się to skończyć pożarem. Może zatem naprawdę nie warto oszczędzać paru groszu na smarze i konserwować swoje mechanizmy zębate? Wówczas, niezależnie od materiału, z którego wykonano nasze koła, odwdzięczą się one długą i nienaganną pracą.