Jaka jest różnica między zębatką śrubową a zębatką hipoidalną?

Przekładnie śrubowe i przekładnie hipoidalne to oba powszechnie stosowane typy przekładni w reduktorach, jednak różnią się one pod wieloma względami.

1. Co to jest przekładnia śrubowa

Przekładnie śrubowe to przekładnie walcowe, których zęby tworzą określony kąt z osią obrotu koła zębatego. Taki kształt zębów zapewnia lepszy stopień zazębienia między zębami kół zębatych, dzięki czemu praca reduktora jest bardziej stabilna.

2. Co to jest przekładnia hipoidalna

Zębnik hipoidalny to rodzaj zębnika stożkowego śrubowego służącego do przekazywania mocy między wałami nieprzecinającymi się i nierównoległymi. W porównaniu ze zębnikami śrubowymi zębniki hipoidalne mają bardziej skomplikowaną konstrukcję zębów. Tarczka jest przesunięta względem osi symetrii dużego zębnika. To przesunięcie pozwala na zmniejszenie średnicy tarczki, dzięki czemu zestaw zębników staje się bardziej wytrzymałym.

3. Różnice między zębnikami śrubowymi a zębnikami hipoidalnymi

• Kierunek wałów

Zębniki śrubowe służą do przekazywania mocy między wałami równoległymi lub skrzyżowanymi, podczas gdy zębniki hipoidalne służą do przekazywania mocy między wałami nieprzecinającymi się i nierównoległymi.

• Konstrukcja zębów

Powierzchnia zęba zębników śrubowych tworzy określony kąt z osią obrotu zębnika, co zapewnia lepsze zazębienie między zębami. Profil zęba zębników hipoidalnych jest bardziej złożony – ma kształt łukowy, a skok zęba oraz głębokość zęba zmieniają się wzdłuż powierzchni zęba.

• Obciążenie i moment obrotowy

Ze względu na większą powierzchnię styku i lepszy stopień zazębienia między zębami, zębniki śrubowe mogą przenosić większe obciążenia niż zębniki prostozębne, a ich śrubowy profil zęba pozwala również na bardziej równomierne rozprowadzanie obciążenia. Zębniki hipoidalne mogą przenosić większe obciążenia, a ich złożony profil zęba umożliwia im skuteczne rozprowadzanie obciążeń.

• Sprawność

Tarcie poślizgowe między zębami zębników śrubowych jest stosunkowo małe, a wysoki stopień zazębienia czyni je również bardziej skutecznymi w przekazywaniu mocy. Natomiast tarcie poślizgowe w zębnikach hipoidalnych jest stosunkowo duże ze względu na przesunięcie między zestawami kół zębatych, a ich sprawność jest niższa niż w przypadku zębników śrubowych.

• Hałas i drgania

Ze względu na przesunięcie między zestawami kół zębatych siła tarcia poślizgowego w zębnikach hipoidalnych jest stosunkowo duża, co powoduje wyższy poziom hałasu i drgań niż w przypadku zębników śrubowych. Z kolei zębniki śrubowe charakteryzują się wyższym stopniem zazębienia, co skutkuje stosunkowo niższym poziomem hałasu i drgań.

• Siła osiowa

Ze względu na kształt zębów przekładni śrubowych, oprócz obciążeń promieniowych powstaje również siła osiowa. Siłę tę muszą przenosić łożyska lub inne elementy konstrukcyjne wspierające układ przekładni.

4. Czynniki wpływające na wybór typu przekładni

Przy wyborze przekładni śrubowych i hipoidalnych do konkretnych zastosowań należy wziąć pod uwagę wiele czynników, aby zapewnić optymalną wydajność, niezawodność oraz opłacalność kosztową.

• Wymagania dotyczące momentu obrotowego i obciążenia

Przekładnie śrubowe są odpowiednie do zastosowań wymagających średnich lub wysokich wartości momentu obrotowego i obciążenia. Dzięki większemu współczynnikowi styku oraz gładszemu zazębieniu zębów przekładnie śrubowe mogą przenosić większe obciążenia niż przekładnie prostozębne o tej samej wielkości. Przekładnie hipoidalne są szczególnie odpowiednie do zastosowań wymagających dużego momentu obrotowego i dużych obciążeń. Ich konstrukcja z przesuniętym wałkiem (tzw. pinionem) pozwala na zastosowanie pinionów o większym średnicach, co zwiększa wytrzymałość i trwałość zestawu przekładni.

• Kierunek osi wałów oraz ograniczenia przestrzenne

Zębniki śrubowe są stosowane w układach wałów równoległych lub skrzyżowanych, podczas gdy zębniki hipoidalne nadają się do układów wałów nieprzecinających się i nierównoległych. Są one bardzo odpowiednie do mostu tylnego samochodów

• Hałas i drgania

Ponieważ zazębienie zębników śrubowych jest stosunkowo gładkie, a współczynnik zazębienia wyższy, zębniki śrubowe zwykle generują mniej hałasu i drgań w porównaniu do zębników prostych. Są one bardziej odpowiednie do przekładni samochodowych oraz maszyn przemysłowych. Choć zazębienie zębników hipoidalnych jest stosunkowo słabsze, generują one mniej hałasu i drgań niż zębniki proste.

• Docelowa sprawność

Ponieważ zębniki śrubowe charakteryzują się wyższą sprawnością, są one bardziej odpowiednie do systemów przekazywania mocy oraz maszyn przemysłowych. Choć sprawność zębników hipoidalnych jest nieco niższa niż zębników śrubowych, to zębniki hipoidalne cechują się lepszą nośnością obciążeniową.