Zobniška gonila, sestavljena iz ene ali več zobniških dvojic v ubiranju, so v praksi največ uporabljena gonila.
Primerna so tako za prenos nizkih kot visokih moči z majhnimi izgubami. Vrtenje se prenaša med zobnikoma z direktnim dotikom (oblikovno) preko zob. Ker je prenos direkten, gonilo ne blaži sunkov in ne duši nihanj, posledično je gonilo tudi hrupno. Zobniška gonila zavzemajo relativno malo prostora, lego gredi zobniškega gonila pa lahko prilagodimo potrebam delovnega stroja.
Vrste zobniških gonil
Zobniška gonila lahko prenašajo moč med gredmi v različnih medsebojnih legah. Gredi so lahko paralelne (vzporedne), sekajoča ali mimobežna. Osnovne oblike telesa zobnika so lahko valj, prisekan stožec ali globoid. Za prenos vrtenja med vzporednimi gredmi se uporabljajo valjasti zobniki, za prenos vrtenja med sekajočimi gredmi stožčasti zobniki za prenos vrtenja med mimobežnimi gredmi pa vijačni zobniki. Posebna izvedba gonila, ki se veliko uporablja pri prenos vrtenja med mimobežnimi gredmi, je polžasto gonilo.
V praktičnih aplikacijah se največ uporabljajo valjasti zobniki z ravnimi in poševnimi zobmi.
Poseben primer tovrstnih zobnikov je zobniška dvojica, ki je sestavljena iz zobnika in zobate letve (zobnik z neskončnim premerom). Uporablja se za spremembo vrtenja v translatorno gibanje.
Za oblike profilov zob se lahko uporabijo različne krivulje, ki zagotavljajo enakomernost prenosa vrtenja. Največ se uporablja evolventa, po kateri se zobniki imenujejo evolventni zobniki. Prednost evolventnega ozobja je enostavna izdelava in neobčutljivost na napake medosne razdalje. Zobata letev (zobnica) evolventnega ozobja ima ravne boke.
Glede na število zobniških dvojic v ubiranju ločimo enostopenjska in večstopenjska zobniška gonila. Če je prestavno razmerje gonila visoko, potrebujemo večstopenjska zobniška gonila, ki vsebujejo več zobniških dvojic v ubiranju, med seboj pa so povezane tako, da povečujejo ali zmanjšujejo vrtilno frekvenco in moment gnane gredi.
Primeri uporabe zobniških gonil
Zobniška gonila so v strojništvu široko uporabljena. So stabilna, saj imajo zaradi svoje oblike stalno prestavno razmerje brez podrsavanja. Če v gonilu z zobniki prestavno razmerje spreminjamo stopenjsko, govorimo o menjalnikih (Slika 3). Primer uporabe stožčastih zobnikov je diferencial avtomobila (model na Sliki 2), ki je pomemben pri vožnji v ovinek, saj se takrat kolesi na isti osi ne vrtita enako hitro. Široko uporabljena so tudi planetna gonila. Sončni zobniki se vrtijo okoli svoje osi, planetni zobnik (planetnik) kroži okrog lastne osi, os planetnika pa okoli sončnega zobnika. Osnovna planetna gonila so gradniki avtomatskih menjalnikov. Diferencial v avtomobilu je planetno gonilo s stožčastimi zobniki.
Osnove geometrijske veličine ravnozobega valjastega zobnika
Vsak zobnik, ki nastopa v zobniški dvojici, ima točno določene geometrijske veličine, ki so standardizirane po standardih SIST ISO, ISO in DIN. Slika 4 prikazuje osnovne geometrijske veličine valjastega zobnika.
Število zob zobnikov
Število zob manjšega zobnika pri evolventni zobniški dvojici je navzdol omejeno z mejnim številom zob, pri katerem še ne nastopi spodrez korena zoba pri izdelavi zobnika. Najmanjše teoretično število zob je 17, praktična meja ob minimalnem spodrezu pa 14 zob. Zobniki, ki imajo manjše število zob od navedenega so izvedeni s korekcijo, ki jo imenujemo profilni premik. Manjši zobnik je pogonski (z1) pri reduktorjih in gnani (z2) pri multiplikatorjih. Pri reduktorjih tako najprej določimo število zob pogonskega zobnika in nato še število zob gnanega zobnika.
[latex]i=\frac{z_2}{z_1}\rightarrow z_2=z_1\cdot i[/latex]
Število zob gnanega zobnika zaokrožimo na celo število.
Premera temenskega in vznožnega kroga
Višina zoba zobnika je podana v odvisnosti od modula. Za večino valjastih zobnikov velja, da je višina zoba 2,25 kratnik modula. Če ima zobnik višje zobe ima tudi večji modul. Na modelu zobnika lahko pomerimo premer temenskega in vznožnega kroga, določimo višino zoba in preprosto ocenimo modul.
Premera temenskih krogov:
[latex]d_{a1}=d_1+2\cdot m[/latex]
[latex]d_{a2}=d_2+2\cdot m[/latex]
Premera korenskih (vznožnih) krogov:
[latex]d_{f1}=d_1-2,5\cdot m[/latex]
[latex]d_{f2}=d_2-2,5\cdot m[/latex]
Enačbe veljajo za zobnike, ki so izdelani brez profilnih premikov. Razlaga profilnih premikov presega vsebino gradiva.
Premer razdelnega kroga d in modul
Zobje zobnika so po obodu zobnika razporejeni na medsebojni ločni razdalji p, ki jo imenujemo delitev. Delitev pomnožena s številom zob zobnika je enaka obsegu zobnika z razdelnim premerom d.
[latex]p_1\cdot z_1=\pi\cdot d_1[/latex]
[latex]d_1=\frac{p_1}{\pi}\cdot z_1=m\cdot z_1[/latex]
[latex]d_2=m\cdot z_2[/latex]
Kvocient v enačbi je modul v mm. To je osnovni geometrijski parameter zobnikov, katerega vrednosti so standardizirane po standardu SIST ISO 54. Moduli 1. prednostne vrste so: 1, 1.25, 1.5, 2, 2.5, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 20, 25…
Dva zobnika v ubiranju morata imeti enako ločno delitev in zato enak modul. Prestavno razmerje zato lahko izrazimo tako s premeroma kot tudi s številom zob. Premera razdelnih krogov sta tako določena s standardnim modulom in številom zob zobnikov, ki je celo število.
Medosni razmik a
Medosni razmik a predstavlja razdaljo med osema pastorka in zobnika v zobniškem paru.
[latex]a=\frac{d_1+d_2}{2}=\frac{m\cdot(z_1+z_2)}{2}[/latex]
