Wymiana koła zębatego w przekładni silnika Copal GC-2439 – dobór, montaż, materiały

Pytanie

WYMIANA KOLA ZEBATEGO W PRZEKLADNI MECHANIZMU SILNIKA

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Wymiana koła zębatego w przekładni silnika (np. synchronicznego Copal stosowanego w zegarach klapkowych) polega na: dokładnej diagnostyce usterki, precyzyjnym demontażu, doborze identycznego lub kompatybilnego koła (OEM, druk 3D, część z „dawcy”), starannym czyszczeniu i smarowaniu, ponownym montażu oraz długotrwałym testowaniu pracy mechanizmu.
• Kluczowe punkty: pomiar modułu i liczby zębów, kontrola osiowości, minimalny luz międzyzębny (0,05–0,10 mm), czystość, właściwy smar syntetyczny.

Szczegółowa analiza problemu

1. Diagnoza i przygotowanie
   • Objawy: zatrzymanie zegara, „przeskakiwanie”, głośna praca – zwykle uszkodzone pierwsze koło za wirnikiem.
   • Stanowisko: czysta mata, oświetlenie ≥1500 lx, pojemniki na części.
   • Narzędzia: wkrętaki prec., pęsety, ściągacz mikro, lupa 3–5×, multimetr (kontrola cewki).

2. Pomiar i identyfikacja koła
   • Parametry: liczba zębów z, średnica podziałowa d, moduł \(m=\frac{d}{z}\), szerokość b, średnica otworu d₀, materiał.
   • Pomiar suwmiarką 0,02 mm lub mikroskopem pomiarowym; moduł kół zegarowych Copal najczęściej 0,2–0,3 mm.

3. Źródła części
   • OEM (demontaż z zapasowego silnika GC-2xxx).
   • Druk 3D – SLA/DLP z żywic „tough”, MJF/SLS PA12, ewent. sinter-metal (SS316L). Popularne modele STL dostępne na forach (Elektroda link 1-2, Thingiverse).
   • Frezowanie CNC modułowym frezem 0,2–0,3 mm w POM-C lub mosiądzu.

4. Demontaż przekładni
   • Odłączenie 230 V~.
   • Wyjęcie zespołu silnika (2-3 wkręty).
   • Odgięcie blaszek/zatrzasków osłony; zachowanie kolejności kół (zdjęcia).
   • Usunięcie koła ściągaczem lub równomiernym podgrzaniem (180–220 °C) osi + dwupunktowe podważenie.

5. Czyszczenie i inspekcja
   • IPA 99,9 %, pędzelek 00, patyczki; usuwać stary smar (najczęściej parafina-lit).
   • Kontrola osi (bic ≤0,02 mm), gniazd łożyskowych, brak wżerów.

6. Montaż nowego koła
   • Wcisk na zimno: tolerancja H7/p6; w razie luzu klej Loctite 638 (kropla 0,005 ml).
   • Sprawdzenie zazębienia z następnym stopniem (≈65 % wysokości zęba).
   • Smarowanie: Moebius 9010 (osie) + D-5 lub Kluber Synth PV-2/200 (zęby). Ilość: „film” 2–4 µm, nie grudki.

7. Rekalibracja i testy
   • Ręczne obrócenie 5 pełnych cykli, brak zacięć, hałasu < 35 dB(A) @10 cm.
   • Test sieciowy 230 V/24 h; tolerancja czasu ±1 s/24 h.
   • Końcowe zamknięcie, plomba lakierowa.

Aktualne informacje i trendy

• Brak części OEM skłania użytkowników do druku 3D – forum Elektroda 2024 r. wskazuje na gotowe modele GC-2439 (linki 1-2).
• Coraz częściej stosuje się żywice fotopolimeryczne wzmacniane ceramicznie (BASF Ultracur3D RG) – wyższa wytrzymałość zmęczeniowa vs. nylon-66 oryginału.
• W mikroprzekładniach obserwuje się przejście na samosmarujące POM-CF i PEEK-Victrex, co może być kierunkiem modernizacji starszych mechanizmów.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Backlash – luz obwodowy:
  \[ j = 0{,}04\,m \text{ do } 0{,}06\,m \]
  dla m = 0,25 mm ⇒ j ≈ 0,010–0,015 mm.
• Pasowanie cieplne: rozszerzalność POM ≈ 1,2·10⁻⁴ K⁻¹; podgrzanie o 60 K daje zwiększenie Ø 10 mm o 0,072 mm.
• Smar: lepkość kinem. 20 °C – 25 cSt, punkt kroplenia > 200 °C; smary mineralne przyspieszają degradację nylonu (hydroliza).

Aspekty etyczne i prawne

• Kopiowanie części chronionych patentem (rzadkie w zegarach) – warto sprawdzić status IP.
• Bezpieczeństwo: praca przy 230 V – obowiązek odłączenia, sprawdzenie izolacji po montażu (≥2 MΩ @500 VDC).
• RoHS – nowe części z mosiądzu muszą mieć Pb < 0,1 %.

Praktyczne wskazówki

• Dokumentować każdy etap – zdjęcia macro co 30 s pracy.
• Wydruk SLA trzeba wypłukać w IPA, post-cure 405 nm/30 min.
• W przypadku braku ściągacza: dwa płaskie wkrętaki + cienka blaszka chroniąca płytę nośną.
• Luz osiowy niwelować podkładkami 0,05 mm z fosforobrązu.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Gears z drukarki FDM (PLA/ABS) niezalecane – kruche, wysoka absorpcja wilgoci.
• Klej cyjanoakrylowy na zębach = instant ścierniwo; używać tylko na piaście.
• Jeśli cewka silnika ma przerwę, wymiana samego koła nie przywróci działania.

Sugestie dalszych badań

• Test żywic z domieszką PTFE pod kątem hałasu < 25 dB(A).
• Analiza FEM naprężeń w kołach m = 0,25 mm przy 60 Hz; porównanie POM vs. PA12-CF.
• Możliwość zamiany całej przekładni na reduktor metalowy (mikro-planetarny) + adapter osi.

Krótkie podsumowanie

Wymiana koła zębatego w mikroprzekładni silnika Copal wymaga precyzyjnej diagnostyki, doboru idealnie dopasowanej części (najczęściej druk 3D, rzadziej OEM), drobiazgowego czyszczenia, odpowiedniego smarowania oraz kilkunastogodzinnego testu ciągłego. Zastosowanie nowoczesnych materiałów (żywice tough, POM-CF) i kontrola luzów <0,02 mm pozwalają przedłużyć żywotność przekładni o kolejne dekady.