Jest to element czynny przekładni zębatej oraz element innych mechanizmów takich jak sprzęgło zębate, pompa zębata i innych.
Koło zębate jest wykorzystywane wszędzie tam, gdzie potrzebujemy wprawić jakiś element w ruch. Służy ono do przekazywania siły, zamieniając ruch obrotowy w ruch posuwisty z określonym kierunkiem, zależnym od kierunku obrotu koła zębatego.
Budowa koła zębatego
Koło zębate zbudowane jest z wieńca zębatego, piasty oraz łącznika, który łączy piastę z wieńcem. W niektórych kołach zębatych, zwłaszcza tych o niewielkiej liczbie zębów oraz małej średnicy, nie występuje łącznik, a wieniec zębaty spełnia jednocześnie rolę piasty. Koła zębate o takiej budowie nazywane są zębnikiem. Zębnik nacięty zazwyczaj jest bezpośrednio na wale i tworzy wraz z nim integralną całość lub osadzony jest na nim za pomocą połączenia wciskowego. Koło zębate na wale osadzone jest za pomocą połączenia wpustowego, wielowypustowego lub rzadziej połączenia klinowego. Wieniec zębaty składa się z zębów i wieńca, z którego zęby wystają, Przestrzenie pomiędzy zębami nazywane są wrębami. Parametrami charakteryzującymi koło zębate są między innymi liczba zębów, średnica podziałowa, średnica wierzchołkowa, średnica stóp, średnica koła zasadniczego, podziałka obwodowa, podziałka zasadnicza, moduł zęba, wysokość zęba, wysokość głowy zęba, wysokość stopy zęba, współczynnik wysokości zęba, współczynnik korekcji oraz luz wierzchołkowy. Jak sami więc widzimy parametrów jest niezwykle wiele dla z pozoru prostego w budowie elementu. Sytuacja się tak przedstawia, ponieważ prawidłowy dobór koła zębatego jest niezwykle ważny dla zapewnienia prawidłowego działania urządzenia, w którym będzie ono zastosowane.
Zasada pracy koła zębatego
W urządzeniach, w których zastosowane są więcej niż jedno koło zębate wspólnie zazębiające się, podczas obrotu kół dwa współpracujące zęby otaczają się jednocześnie także ślizgając się po sobie. Poślizg ten jest niekorzystnym, ale możliwym do uniknięcia zjawiskiem. Możemy wyeliminować go prawidłowo dobierając koło zębate do warunków jego pracy na podstawie parametrów opisanych w poprzednim akapicie. Teraz znając budowę koła i jego zasadę sami widzimy jak ważny jest prawidłowy dobór koła zębatego.
Wytrzymałość koła zębatego
Ze względu na złożoność zjawisk zachodzących w uzębieniu niemożliwe jest stworzenie analitycznej metody do obliczania wytrzymałości zęba. Tradycyjnie stosowane są tu metody parametryczne, które pozwalają uwzględnić szereg parametrów pracy przekładni takich jak – przenoszona moc, prędkość kół, wielkość, przełożenia, liczba zębów, intensywność pracy, rodzaj smarowania oraz chłodzenia itp. parametry związane są empirycznymi formułami i w ostateczności pozwalają na obliczenie minimalnego wymaganego modułu zęba. Dostępna w dzisiejszych czasach technologia dostarcza nam komputerowe metody modelowania zjawisk wewnątrz obciążonych części maszyn, w tym także kół zębatych, co znacznie ułatwia przeprowadzenie ewaluacji konstrukcji.