Koło zębate 18 zębów: jak liczba zębów wpływa na prędkość, moment obrotowy i wybór napędu łańcuchowego

Koło zębate z 18 zębami to najmniejsza liczba zębów, którą większość projektantów napędów traktuje jako normalny wybór. Poniżej około 17 zębów hałas, wibracje i zużycie rolek szybko rosną; w wieku 18 lat utrzymujesz kompaktową średnicę podziałową bez tych kar. Dzięki tej równowadze ta sama liczba występuje w przekładniach głównych motocykli, rowerach jednobiegowych, przenośnikach pakujących i napędach pomp. Jeśli rozważasz zmianę na 18 zębów lub z nich, praktyczne pytanie jest zawsze takie samo: jak jeden ząb wpływa na prędkość, moment obrotowy i żywotność łańcucha?

Krótka odpowiedź: na tak małej zębatce pojedynczy ząb zmienia przełożenie o około 5 do 6 procent. To wystarczy, aby poczuć się na maszynie, ale rzadko wystarcza, aby wymusić zmiany w dowolnym innym miejscu układu napędowego. Pozostała część tego przewodnika opisuje geometrię kryjącą się za tą liczbą, sposób dopasowania zębatki do faktycznie prowadzonego łańcucha oraz listę kontrolną oddzielającą zębatkę, która jest trwała od zębatki, która zahacza i przeskakuje.

Co definiuje 18-zębową zębatkę

Liczba zębów i podziałka łańcucha razem ustalają rozmiar koła łańcuchowego. Średnica podziałowa równa się podziałce łańcucha podzielonej przez sin (180°/N); przy 18 zębach mianownikiem jest sin 10°, czyli około 0,1736, więc średnica podziałowa wynosi w przybliżeniu 5,76-krotność podziałki. Dlatego 18-zębowe koło łańcuchowe do łańcucha o podziałce 0,5 cala, takiego jak ANSI #40, ma zatem około 2,88 cala (73 mm) w poprzek koła podziałowego, przy nieco większej średnicy zewnętrznej, aby wyczyścić rolki.

Standardy definiują wszystko inne. ANSI/ASME B29.1 reguluje amerykański kształt zęba, ISO 606 i DIN 8187/8188 opisują kształt europejski, a chińskie standardy GB odzwierciedlają oba. Formy nie są wymienne: przy tej samej podziałce 12,7 mm, łańcuchy ANSI #40 i British Standard 08B wykorzystują różne średnice rolek i grubości płytek, więc zębatka profilowana dla jednej serii uszkodzi łańcuch drugiej. Rodzaj piasty to osobna decyzja — zwykła płytka, piasta ze śrubami ustalającymi lub z otworem pod tuleję stożkową — a w przypadku małej zębatki piasta często dodaje większą średnicę całkowitą niż same zęby.

Dlaczego 18 zębów jest praktycznym rozwiązaniem?

Producenci łańcuchów bezpośrednio określają minimalną liczbę zębów: 12 zębów to akceptowana minimalna liczba zębów w przypadku wolnych i lekko obciążonych napędów, około 17 to zalecane minimum przy umiarkowanych prędkościach i obciążeniach, a 21 lub więcej w przypadku dużych prędkości. Zębatka z 18 zębami znajduje się dokładnie w zalecanym zakresie i właśnie dlatego jest tak powszechną opcją domyślną w przypadku mniejszych kół z pary.

Powodem inżynierskim jest działanie akordowe. Łańcuch nie biegnie po gładkim okręgu; przechodzi przez zęby, unosząc się i opadając lekko w miarę osadzania się każdej rolki. Wahania prędkości wynoszą w przybliżeniu 1 - cos (180°/N), a każdy wałek porusza się przegubowo o 360°/N za każdym razem, gdy owija koło łańcuchowe. Ostrzejszy przegub oznacza szybsze zużycie sworzni i tulei, dlatego bardzo mała zębatka skraca żywotność łańcucha na długo, zanim cokolwiek się zepsuje.

Małe zębatki również mocniej obciążają każdy ząb, ponieważ mniej zębów dzieli przenoszone obciążenie, zatem prawidłowo wykonana zębatka w tym zakresie ma zęby hartowane indukcyjnie lub na wskroś. Ta sama logika dotyczy rolek napinacza: trzymaj je z 17 lub więcej zębami i po luźnej stronie, w przeciwnym razie napinacz będzie zużywał łańcuch szybciej niż sam napęd.

Co zmienia jeden ząb: przełożenie, moment obrotowy i uciąg łańcucha

Przełożenie napędu to zęby napędzane podzielone przez zęby prowadzące, dzięki czemu każdy ząb przenosi większy ciężar na małej zębatce. Zamiana tylnej zębatki z 19 zębami na zębatkę 18 w rowerze lub motocyklu – klasyczna zmiana jednego zęba – powoduje, że przekładnia jest o około 5,6 procent wyższa. Prędkość jazdy przy tym samym pedałowaniu lub przy tej samej prędkości obrotowej silnika wzrasta o podobny stopień, przyspieszenie spada o mniej więcej taką samą wartość, a prędkościomierz napędzany ze skrzyni biegów będzie wskazywał mniej więcej 5 procent wartości. Idąc w drugą stronę, zamontowanie 18-zębowego zabieraka w miejsce 17-zębowego skraca przekładnię o około 5,6 procent i zwiększa zwielokrotnienie momentu obrotowego na wyjściu.

Liczba zębów zmienia również uciąg łańcucha, co ukrywa samo przełożenie. Napięcie łańcucha równa się momentowi obrotowemu wału podzielonemu przez promień podziałowy, więc mniejszy sterownik obciąża łańcuch mocniej przy tym samym momencie obrotowym. Zastąpienie 20-zębowego zabieraka 18-zębowym zwiększa robocze napięcie łańcucha o około 11 procent i jest to zwykle rzeczywista granica tego, jak daleko może się skurczyć zabierak, zanim łańcuch, a nie zębatka, stanie się słabym ogniwem.

Dopasowanie zębatki do łańcucha

Ponieważ kształt zębów odpowiada serii łańcucha, pierwszym krokiem przy zamawianiu dowolnej 18-zębowej zębatki jest identyfikacja łańcucha, a nie zębatki. Potwierdź podziałkę, średnicę rolki i standard, zgodnie z którym zbudowany jest łańcuch. Jeśli w napędzie zastosowano precyzyjny łańcuch rolkowy o krótkim skoku serii A — w większości katalogów strona z rodziny ANSI — współpracujące koło łańcuchowe musi być wyprofilowane pod kątem gniazda rolki serii A i grubości płyty.

Precyzyjny łańcuch rolkowy o krótkiej podziałce serii A Łańcuch rolkowy rodziny ANSI serii A stosowany w wielu napędach; identyfikacja serii łańcucha, podziałki i średnicy rolki jest pierwszym krokiem przed zamówieniem prawidłowo wyprofilowanej współpracującej zębatki. Zobacz produkt →

Łańcuch serii B, rodzina British Standard powszechnie stosowana w maszynach europejskich, na pierwszy rzut oka wygląda prawie identycznie, ale wykorzystuje większą rolkę i różne wymiary płytek przy tej samej podziałce, dlatego potrzebuje własnego profilu zębów i własnego koła łańcuchowego.

Precyzyjny łańcuch rolkowy o krótkiej podziałce serii B Łańcuch British Standard serii B z większą rolką i innymi wymiarami płytek niż seria A przy tej samej podziałce, dlatego wymaga własnego profilu zębów i dedykowanych zębatek. Zobacz produkt →

Materiał to następna decyzja. Hartowana stal węglowa pokrywa większość zamkniętych napędów wewnętrznych. Linie spożywcze, obszary mycia, armatura morska i zakłady chemiczne wymagają stali nierdzewnej — SS304 jako gatunku ogólnego przeznaczenia, SS316 w przypadku obecności chlorków — a najlepiej nierdzewnej zębatki współpracującej z nierdzewnym łańcuchem, dzięki czemu cały napęd zużywa się w podobnym tempie. Jeden szczegół, który nie ma nic wspólnego z zębatką, ale często jest na niego obwiniany: to, czy łańcuch można połączyć za pomocą ogniwa łączącego, zależy od jego całkowitej liczby podziałek, dlatego jeśli to możliwe, należy uciąć łańcuch do parzystej liczby podziałek.

Gdzie pojawiają się koła łańcuchowe z 18 zębami

W jednośladach 18 zębów to częsta liczba wśród rowerzystów, którzy zamieniają niewielkie przyspieszenie na spokojniejszą prędkość podróżną — ten sam kompromis w zakresie jednego zęba opisany powyżej — a serie podziałek takie jak 428, 520, 525 i 530 pełnią tę samą rolę, jaką pełni #40 lub 08B w napędach przemysłowych.

W zakładach napęd 18-zębowy jest typowym rozwiązaniem na wyjściach motoreduktorów zasilających maszyny pakujące, linie rozlewnicze, podnośniki kubełkowe i przenośniki o średnim obciążeniu, gdzie zapewnia użyteczną pierwszą redukcję bez marnowania miejsca. W zakładach spożywczych, farmaceutycznych i oczyszczalniach ścieków stal nierdzewna jest obrabiana z taką samą liczbą zębów, dzięki czemu napęd wytrzymuje codzienne mycie. Pełne obliczenia przełożenia i momentu obrotowego związane z tymi wyborami znajdziesz w naszym przewodniku jak 18-zębowa zębatka wpływa na prędkość i moment obrotowy pracuje nad liczbami krok po kroku.

Lista kontrolna wyboru i wymiany

Przed zamówieniem lub wymianą 18-zębowej zębatki przejrzyj poniższą listę:

1. Najpierw zidentyfikuj łańcuch — podziałkę, serię i standard — a następnie zamów odpowiednią zębatkę, nigdy odwrotnie.
2. Przed złożeniem zamówienia sprawdź otwór, wpust i sposób montażu (piasta ze śrubą ustalającą, otwór prowadzący lub tuleja stożkowa) względem wału.
3. Nalegaj na hartowane zęby dla kierowcy pod prawdziwym obciążeniem; przy 18 zębach każdy ząb przejmuje większy moment obrotowy niż w przypadku większej zębatki, a renomowani producenci domyślnie hartują małe zębatki.
4. Ustaw obie zębatki w tej samej płaszczyźnie i ustaw luz w połowie rozpiętości na około 2 do 4 procent odległości środkowej w napędach poziomych.
5. Wymień łańcuch i obie zębatki jako komplet; nowy łańcuch pracujący na zużytych zębach będzie przeskakiwał i zużywał się nierównomiernie od pierwszego dnia.
6. Wycofaj łańcuch rolkowy przy wydłużeniu około 1,5 procent w przypadku napędów o dużej prędkości (3 procent w przypadku wolnych) i wymień koła zębate, gdy zęby wyglądają na zakrzywione lub asymetryczne.

Standardowe koła łańcuchowe z 18 zębami ze stali węglowej są częściami standardowymi. Przypadek zakupu łańcucha od producenta pojawia się, gdy wymaganie nie jest standardowe — gatunki stali nierdzewnej, takie jak SS304 lub SS2205, specjalne otwory lub liczba zębów dobrana w celu zrównoważenia proporcji i nawinięcia na przeprojektowanej maszynie. Fubang obrabia koła zębate wraz z łańcuchami ze stali nierdzewnej zgodnie ze specyfikacjami GB, ISO, ANSI i DIN, a niestandardowa liczba zębów, otwory i materiały są raczej rutynowym żądaniem niż specjalnym wyjątkiem.

Niestandardowe koła łańcuchowe z 18 zębami Koła łańcuchowe obrobione zgodnie ze specyfikacjami GB, ISO, ANSI i DIN, w tym gatunki nierdzewne i specjalne otwory lub liczba zębów, o wymiarach pasujących do łańcucha faktycznie pracującego w napędzie. Zobacz produkt →

Zębatka z 18 zębami rzadko jest najczęściej omawianą częścią napędu, ale znajduje się dokładnie tam, gdzie spotykają się kompaktowe rozmiary i geometria przyjazna dla łańcucha: wystarczająco duża, aby chronić łańcuch, wystarczająco mała, aby zapewnić ciasną kopertę i znaczącą redukcję pierwszego przełożenia. Dopasuj go do łańcucha, na którym aktualnie pracujesz, przestrzegaj proporcji jednego zęba podczas zmiany przełożeń i wymień go razem z łańcuchem. Jeśli przed złożeniem zamówienia chcesz sprawdzić liczbę zębów, otwór lub materiał w odniesieniu do konkretnego napędu, prześlij specyfikację za pośrednictwem naszego serwisu strona kontaktowa a zespół inżynierów potwierdzi szczegóły.