Dokładność i gładkość uzębienia

Tak jak różnorodne są zastosowania przekładni ślimakowych, tak samo różnorodne muszą być i wymagania dokładności stawiane tym przekładniom. Najostrzejsze wymagania dokładności stawia się tym przekładniom, których pracę musi cechować duża jednostajność przełożenia. Do przekładni takich należą na przykład przekładnie ślimakowe napędu stołu we frezarkach obwiedniowych. Dokładność kinematyczna zazębienia takiej przekładni, polegająca na zachowaniu możliwie wysokiej jednostajności przełożenia, decyduje bowiem o dokładności obrabianego na frezarce uzębienia. Przekładnia ślimakowa stołu frezarki jest w pewnym sensie kopiałem, którego błędy przenosić się będą na wszystkie obrabiane przedmioty. Błąd kinematyczny zazębienia takiej przekładni musi być więc znacznie mniejszy od dopuszczalnych błędów uzębień obrabianych na tej frezarce.

Możliwie wysoka dokładność zazębienia pożądana jest zresztą nie tylko ze względu na jednostajność przełożenia, sprzyja ona również uzyskaniu wyższej sprawności. Wysoka sprawność przekładni ślimakowej, to nie tylko oszczędność na energii traconej wskutek zamiany pracy mechanicznej na ciepło, ale również stworzenie lepszych warunków dla pracy zazębienia. Wyższa sprawność przekładni obniża zarówno temperaturę ogólną, jak i temperaturę występującą okresowo w punktach styku zębów. Obie te temperatury mogą wywierać wpływ na wielkość przenoszonego obciążenia. Im temperatury te są niższe, tym przekładnia może przenosić wyższe obciążenie. Innymi słowy może się nawet zdarzyć, że większa dokładność zazębienia będzie w stanie uratować przekładnię przed zniszczeniem zębów na skutek zatarcia, które groziłoby tej przekładni, gdyby wykonana była z mniejszą dokładnością.

Większa dokładność zazębienia powoduje również lepszy, bo równomierniejszy rozkład nacisków międzyzębnych, a więc tym samym przyczynia się do zmniejszenia naprężeń zarówno na złamanie zęba, jak i na zniszczenie powierzchni zęba przez wżery zmęczeniowe.

Ustalając wymagania dokładności dla przekładni trzeba brać pod uwagę nie tylko korzyści płynące z możliwie dużej dokładności, ale również i realne możliwości wykonawcze. Zalety dużej dokładności są oczywiście bezsporne. Określenie natomiast możliwości wykonawczych jest bardzo trudne. Stosunkowo najlepiej możliwości te charakteryzuje posiadany park obrabiarkowy, chociaż i on nie wyczerpuje zagadnienia wszystkich możliwości wykonawczych.

Dokładność zazębienia może być sprawdzana bądź drogą pomiarów wyniku zazębienia przekładni, bądź drogą sprawdzania dokładności poszczególnych składników, które na tę dokładność się składają. Składników tych jest zasadniczo trzy: dokładność samego uzębienia, dokładność położenia uzębienia w stosunku do podpór oraz dokładność wzajemnego położenia podpór.

Na dokładność samego uzębienia składa się z kolei dokładność kształtu zębów, dokładność podziału oraz dokładność grubości zęba. Tę ostatnią określają odchyłki grubości zęba. Dokładność podziału wyraża się natomiast nierówno-miernością sąsiednich podziałek oraz nierównomiernością dowolnej liczby podziałek. Dokładność linii i zarysu zęba określają odchyłki linii zęba i odchyłki zarysu zęba.

Dokładność usytuowania uzębienia w stosunku do podpór określa tzw. bicie uzębienia, równe podwójnej dopuszczalnej mimośrodowości osi uzębienia w stosunku do osi ustalającej położenie elementu uzębionego w korpusie przekładni. Mimośrodowość uzębienia można określać albo bezpośrednio w stosunku do powierzchni czopów, na których ślimak lub ślimacznica spoczywają w łożyskach, albo w stosunku do osi jakiejś określonej powierzchni, na przykład powierzchni na-kiełków ślimaka .W tym ostatnim przypadku powierzchnię będące bazami pomiarowymi powinny być bardzo dokładnie współosiowe względem powierzchni ustalających położenie elementu uzębionego w korpusie przekładni.

Na dokładność wzajemnego położenia podpór składa się dokładność łożysk i gniazd łożyskowych oraz dokładność wzajemnego położenia tych gniazd. W przekładniach ślimakowych stosuje się najczęściej łożyska toczne. Dokładność ich określana jest katalogami wytwórców. Natomiast dokładność gniazd łożyskowych w korpusie zależy od sposobu ich wykonywania. To samo dotyczy dokładności wzajemnego położenia tych gniazd.

 Szczególnie ważne jest zachowanie prostopadłości oraz dokładnej odległości osi. Trzeba również zapewnić, aby płaszczyzna symetrii uzębienia ślimacznicy, przechodząca przez środek wklęsłości, pokrywała się możliwie ściśle z płaszczyzną osiową ślimaka. Jakiekolwiek odchyłki wzajemnego położenia ślimaka i ślimacznicy pogarszają warunki pracy zazębienia. Nawet dobrze wykonane oba elementy przekładni motovario nie będą dobrze ze sobą współpracowały, jeśli nie będzie zachowane możliwie dokładnie ich wzajemne położenie w czasie pracy.

Jeśli chodzi o gładkość uzębienia, to wymagania w tym zakresie stawia się przede wszystkim powierzchniom zębów, które współpracują ze sobą w czasie zazębienia. Trzeba jednak przyznać, że również i gładkość powierzchni przejściowej posiada niemałe znaczenie, zwłaszcza gdy chodzi o wytrzymałość zmęczeniową zębów na złamanie. Jak już wcześniej wyjaśniano, duża gładkość współpracujących ze sobą powierzchni zębów wpływa korzystnie na sprawność zazębienia. W związku z tym wpływa ona również korzystnie na zmniejszenie się obaw zatarcia zębów oraz powstawania wżerów zmęczeniowych. Sam sposób określania gładkości zębów niczym nie różni się od sposobu określania gładkości dla innych części maszynowych.

Jak już zaznaczono, brak jest na razie w Polsce normy określającej tolerancje wykonania przekładni ślimakowej. Wobec takiego stanu rzeczy podawane w dalszych partiach niniejszej pracy tolerancje wykonawcze pochodzić będą ze źródeł zagranicznych. Normy brytyjskie przewidują dla przekładni ślimakowych 4 klasy dokładności, a normy radzieckie w zasadzie 12 klas, ale tylko dla siedmiu klas podane są odchyłki. Normy radzieckie rozróżniają poza tym przekładnie napędowe oraz przekładnie podziału, którym stawiają nieco odmienne wymagania.