hrebeňové

Z teoretického hľadiska je ozubený hrebeň vlastne ozubené koleso s nekonečne veľkým polomerom.
Predstavte si klasické okrúhle koleso. Ak by ste ho začali zväčšovať do obrovských rozmerov, jeho zakrivenie by bolo čoraz menšie, až by sa nakoniec obvod stal rovnou čiarou.

Systém sa skladá z dvoch častí:

1. Pastorok: Klasické malé kruhové ozubené koleso.
2. Ozubený hrebeň: Plochá tyč, na ktorej sú vyrezané zuby.

Ako to funguje

Keď sa pastorok točí (je na pevnom mieste), jeho zuby zaberajú do zubov hrebeňa a posúvajú ho do strany.

• Príklad: Volant v aute. Točíte volantom (pastorok) a tyč riadenia (hrebeň) sa posúva doľava/doprava, čím natáča kolesá.

Alebo opačne: Hrebeň je pevný a pastorok sa točí a "kráča" po ňom.

• Príklad: Zubačka v Tatrách. Koľajnica (hrebeň) je pevná, vlak (pastorok) sa šplhá hore.

Geometria zubov (Lichobežník)

Tu je dôležitý technický rozdiel oproti bežným kolesám:

• Na bežnom kolese je bok zuba zakrivený (evolventa).
• Na ozubenom hrebeni sú boky zubov rovné (majú tvar lichobežníka).

Tento fakt je kľúčový pre výrobu nástrojov. Pretože je profil rovný, ozubené hrebene sa vyrábajú a merajú ľahšie ako kruhové kolesá. Základný profil ozubenia sa v strojárstve definuje práve na ozubenom hrebeni.

Kde sa používa?

1. Riadenie automobilov
Toto je najbežnejšie využitie. Takmer každé moderné osobné auto má "hrebeňové riadenie".

• Volantová tyč končí pastorkom.
• Ten zapadá do hrebeňa, ktorý je spojený s kolesami.
• Vychytávka: Niektoré športové autá majú hrebeň s variabilným prevodom. Zuby na krajoch hrebeňa sú hustejšie ako v strede. To znamená, že okolo stredovej polohy je riadenie stabilné, ale keď vytočíte volant viac, kolesá sa začnú vytáčať rýchlejšie (netreba toľko rúčkovať volantom pri parkovaní).

2. Hrebeňové železnice (Zubačky)
Pre Slovákov najznámejší príklad (Štrbské Pleso – Štrba).

• Koleso na oceli má malé trenie. Do strmého kopca by sa vlak šmýkal.
• Preto je medzi koľajnicami ozubený hrebeň. Pod rušňom je ozubené koleso, ktoré sa doň zahryzne a mechanicky vytiahne vlak hore.

3. Posuvné brány a CNC stroje
Ak máte doma posuvnú bránu na diaľkové ovládanie, pozrite sa dole. Na bráne je navarený dlhý ozubený hrebeň. Z motora trčí ozubené koleso, ktoré bránu posúva.
Rovnako fungujú osi na mnohých CNC frézach alebo 3D tlačiarňach (hoci tam sa často používajú aj remene).

Výhody a nevýhody

Výhody:

• Jednoduchosť: Najlacnejší a najpriamejší spôsob, ako zmeniť točenie na posúvanie.
• Pevnosť: Znesie veľké zaťaženie (preto sa používa v zubačkách a lisoch).
• Presnosť: V CNC strojoch umožňuje veľmi presné polohovanie.

Nevýhody:

• Vôľa v riadení: Ak sa zuby časom ošúchajú (najmä v strede hrebeňa, kde sa jazdí najčastejšie), vzniká v riadení "mŕtvy chod". Volantom hýbete, ale kolesá ešte nereagujú. V autách sa to rieši prítlačnou pružinou, ktorá vymedzuje vôľu.
• Dĺžka: Hrebeň zaberá miesto. Pri vytočení kolies sa tyč vysunie do boku, takže v podbehu musí byť dosť priestoru.