Materiały zębów. Typy ich awarii

Materiał wykonania zębów przekładni powinien spełniać określone wymagania. Podstawowymi są odpowiednie do zastosowania wytrzymałość i trwałość. Materiał zębatek musi mieć mały stosunek masy do przenoszonej mocy. Ważna jest również jego cena i koszt obróbki i późniejszej eksploatacji.

Głównym materiałem wykonania zębatek jest stal. Ponadto używa się w tym celu żeliwa i tworzyw sztucznych. Przykładem ostatnich jest technopolimer na bazie poliamidu wzmocnionego włóknami szklanymi. Wyróżnia go: duża odporność na skręcanie, wytrzymałość na rozciąganie, odporność na wysokie temperatury, mniejsze tarcie i masa w porównaniu z metalami, stabilność wymiarowa, odporność na zużycie, chemikalia, wibracje.

Właściwie zwymiarowane zębatki, wykonane z materiałów odpornych na warunki pracy, powinny działać bezawaryjnie przez czas odpowiadający ich założonej żywotności. W przeciwnym razie można się spodziewać wystąpienia różnych uszkodzeń. Generalnie wyróżnia się dwa ich rodzaje: złamania zębów i zniszczenia ich powierzchni.

Ząb może się złamać w przypadku przekroczenia wytrzymałości materiału, z którego go wykonano. To z kolei może być skutkiem jego jednorazowego przeciążenia lub zmęczenia materiału w wyniku jego zużycia będącego skutkiem powtarzających się przeciążeń. Powodami złamania zębów mogą być: ich zbyt małe rozmiary w stosunku do obciążenia, niedokładności wykonania, wpływ technik obróbki (zwłaszcza cieplnej) i wady materiału. Łatwiej też ulegają złamaniu te o mało zaokrąglonej podstawie.

Jak powstają wżery?

Najczęstsze uszkodzenia powierzchni zębów to: zużycie ścierne, wżery zmęczeniowe, zatarcie, rysy i odwarstwienia. Ścieranie się powierzchni zębów jest z upływem czasu nieuniknione. Jeżeli jednak postępuje szybko, może być oznaką nieodpowiedniego (zbyt miękkiego) materiału, niewłaściwego smarowania, niedokładności wykonania zębów. Wżery z kolei powstają w przypadku przekroczenia wytrzymałości zmęczeniowej materiału. Jest to spowodowane zbyt dużym miejscowym naciskiem. Drobne wżery zauważone w początkach użytkowania przekładni mogą z czasem zanikać w miarę ściernego zużywania się zębów i docierania mechanizmu. Tych głębszych nie powinno się jednak lekceważyć.

Do zatarcia dochodzi wtedy, gdy ilość ciepła wydzielającego się na styku współpracujących zębów jest zbyt duża albo jest ono w niewystarczająco efektywny sposób odprowadzane. Wówczas w miejscach kontaktu lokalnie rośnie temperatura, co w połączeniu z naciskiem powoduje uszkodzenia powierzchni. Najczęstsze powody zatarć to: niedostateczne smarowanie, niedobrany smar, zbyt chropowata powierzchnia zębów, za duży nacisk między zębami, duży poślizg. Odwarstwienia oraz rysy są z kolei zwykle skutkiem nieprawidłowej obróbki materiału zębów (cieplnej, szlifowania).