Wymiana koła zębatego w silniku Copal – pomiary, dobór, montaż, druk 3D, smarowanie

Pytanie

WYMIANA KOLA ZEBATEGO W SILNIKU

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Tak, koło zębate w silniku da się wymienić samodzielnie, o ile dysponujemy odpowiednimi narzędziami, prawidłowo dobierzemy nowy element (moduł, liczba zębów, średnica otworu) i zachowamy procedurę chroniącą łożyska oraz oś silnika.
• Kluczowe etapy: diagnoza, demontaż, precyzyjny pomiar starego koła, dobór lub wykonanie zamiennika (często druk 3D), wprasowanie nowego koła z podparciem osi, kontrola zazębienia i test funkcjonalny.

Szczegółowa analiza problemu

1. Diagnoza i przygotowanie

1. Upewnij się, że przyczyną usterki jest zużyte koło zębate (typowe objawy: przeskakiwanie, „tykanie”, brak ruchu).
2. Przygotuj stanowisko ESD, oświetlenie i dokumentuj zdjęciami każdy krok.
3. Narzędzia (minimum): precyzyjne wkrętaki, pęseta, mini-ściągacz, suwmiarka 0,01 mm, imadło/prasa zegarmistrzowska, smar NLGI 1–2.

2. Demontaż

1. Odłącz zasilanie, ewentualnie odlutuj przewody (zapisz polaryzację).
2. Rozkręć korpus przekładni (silniki Copal zwykle trzymają 3–4 śruby M1,4–M2).
3. Zabezpiecz łożysko: podczas ściągania koła podpieraj tylną część osi, aby nie wcisnąć jej do wnętrza silnika.
4. Ściągaj koło równomiernie – najlepiej mini-ściągaczem; w ostateczności dwoma płaskimi wkrętakami podważanymi symetrycznie.

3. Pomiary i dobór nowego koła

Zmierz:

• średnicę zewnętrzną \(D\) (na szczytach zębów),
• średnicę otworu \(d\),
• liczbę zębów \(Z\),
• szerokość/grubość \(B\).

Moduł oblicz:
\[
m = \frac{D}{Z+2}
\]

Dopuszczalna tolerancja średnicy otworu: +0 / −0,01 mm (dla wcisku).
Źródła części: sklepy z mikro-napędem (JVL, Copal Electronics), aukcje serwisowe (Elektroda, eBay, AliExpress), druk 3D (SLS PA12, SLA Tough Resin).

4. Wykonanie/pozyskanie zamiennika

• Oryginał niedostępny → druk 3D ze wzmocnionego PA12 lub żywicy z domieszką włókna szklanego; dopuszczalna chropowatość Ra<8 µm po obróbce.
• Przy seryjnej naprawie >100 szt. rozważyć mikro-wtrysk POM/Delrin.

5. Montaż nowego koła

1. Oczyść oś, nałóż cienką warstwę smaru tylko na zęby.
2. Podpierając tył osi, wprasuj koło w imadle do pierwotnej wysokości (kontroluj suwmiarką ±0,05 mm).
3. Sprawdź luz boczny – minimalny, ale wyczuwalny (ok. 0,03–0,05 mm dla modułu 0,4).

6. Kontrola i test

• Ręcznie obracaj przekładnią 2–3 pełne obroty; brak zacięć.
• Zmierz pobór prądu: nie powinien wzrosnąć >10 % względem nominalnego.
• Test w aplikacji końcowej (np. zegar klapkowy) przez 24 h ciągłej pracy.

Aktualne informacje i trendy

• Druk 3D SLS i SLA stał się główną metodą uzyskania kół o module 0,3–0,5 mm dla starych silników Copal (źródła online 2023-2024).
• Pojawiają się gotowe biblioteki parametrycznych modeli (.STL) dla GC-2439, GC-396, GC-232 (GitHub „FlipClockGears”).
• Trend w serwisach sprzętu audio/vintage: wymiana całych mikrosilników zastępczych RF-300 + przekładnia planetarna zamiast szukania pojedynczego koła.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Koła w silnikach Copal pracują z prędkością 15–30 obr/min przy momencie 5–20 mN·m, stąd kluczowa jest dokładność modułu – błąd 0,05 mm powoduje wzrost hałasu o 6 dB.
• Interferencyjny wcisk: typowy skurcz POM przy ochłodzeniu z 80 °C to 0,8 %.

Aspekty etyczne i prawne

• Zachowaj zgodność z prawem autorskim – drukując zamiennik do własnej naprawy nie naruszasz IP, lecz sprzedaż seryjna wymaga licencji.
• Bezpieczeństwo: montaż koła niezgodnego materiałowo może spowodować zatarcie i przegrzanie układu sterującego.

Praktyczne wskazówki

• Do wciśnięcia koła stosuj tulejkę o średnicy otworu +0,1 mm, aby nacisk był osiowy.
• Jeśli otwór jest minimalnie za luźny, użyj Loctite 603 (klej do wcisków) – max luz 0,05 mm.
• Smar: Klüber Isoflex LDS 18 lub Mobilgrease 27 – obniża zużycie z POM-stali o 40 %.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Zbyt twardy materiał (np. mosiądz) współpracujący z tworzywem w przekładni może przyspieszyć zużycie drugiego koła.
• Przy pierwszym uruchomieniu możliwa jest niewielka głośność – ustępuje po „dotarciu” (~1 h).

Sugestie dalszych badań

• Testy zmęczeniowe 3D-drukowanych mikro-kół (≥1 mln cykli).
• Powłoki DLC/PTFE na zębach dla zwiększenia żywotności.
• Analiza wibracyjna przekładni małomodułowych przy różnych klasach dokładności ISO 1328-1.

Krótkie podsumowanie

Wymiana koła zębatego w silniku (np. Copal) sprowadza się do: pewnej diagnozy, ostrożnego demontażu, bardzo dokładnego pomiaru starego koła, dobrania bądź wydrukowania zamiennika o identycznym module i wciśnięcia go z zachowaniem osiowania. Nowoczesne techniki (SLS/SLA, biblioteki STL) ułatwiają dostęp do części, lecz kluczowe pozostają: dokładność pomiaru, podparcie osi podczas montażu i kontrola luzu w zazębieniu. Dzięki temu nawet trudno dostępny silnik vintage można przywrócić do wieloletniej, cichej pracy.