Ozubená kola jsou prakticky všude. Jsou v autech, a to jak v převodovce, tak v stěračech. Jsou na kolech, v takovém kuchyňském náčiní, jako je šlehač vajec, a dokonce i v hodinkách - nebo alespoň bývaly. Ozubené kolo je v podstatě sada ozubených kol spojených dohromady za účelem zvýšení nebo snížení rychlosti otáčení hnacího hřídele motoru.
Množství, které převodový systém může změnit rychlost otáčení, je funkcí relativních velikostí ozubených kol a je známé jako převodový poměr. Vzorec převodového poměru se ukázal být docela jednoduchý. V zásadě spočítáte počet zubů na hnaném kole a vydělíte jej počtem zubů na hnacím kole, což je ten, který je připevněn k motoru. Je to přímý výpočet, i když se převodový systém skládá z několika mezilehlých kol zvaných napínací kola.
Je snadnější vypočítat převodový poměr, než si myslíte
Když spojíte dvě ozubená kola, jejich relativní velikosti určují, jak rychle se bude každé točit. Pokud je hnací kolo menší než hnané kolo, bude se otáčet častěji než to větší. Pokud je hnané kolo větší, hnané kolo se bude otáčet rychleji.
Dalo by se vypočítat míru zrychlení a zpomalení, které jednoduchý převodový systém produkuje, porovnáním poloměrů kol, ale existuje jednodušší způsob. Protože se zuby obou ozubených kol vzájemně blokují, musí mít stejnou velikost na obou kolech, takže můžete jednoduše porovnat počet zubů na obou kolech. Takto vlastně vypočítáte převodový poměr. Počítáte počet zubů na hnacím kole i na hnaném kole a vyjadřujete tato čísla jako poměr nebo zlomek.
Například pokud má hnací kolo 20 zubů a hnané kolo 40, vypočítejte převodový poměr jako 40/20, což zjednodušuje na 2/1 nebo 2: 1. (Počet zubů na hnaném kole vždy jde nad zlomek nebo první v poměru). To vám říká, že při každém otočení hnaného kola provede hnací kolo dvě otáčky. Podobně poměr 1/2 vám říká, že hnané kolo se otáčí dvakrát při každém otáčení hnacího kola - jinými slovy, hnané kolo se otáčí rychleji než hřídel motoru.
Jak aplikovat rovnici převodového poměru na složité systémy
Mnoho převodových systémů zahrnuje jedno nebo více volnoběžných kol, která jsou často k dispozici k zajištění toho, aby se hnací kolo a hnané kolo točily ve stejném směru nebo aby se změnila rovina otáčení. Vzorec převodového poměru můžete použít na každou dvojici kol v převodovém systému postupně, abyste dosáhli konečného převodového poměru systému, ale nemusíte to dělat. Pokud tak učiníte, zjistíte, že součin všech převodových poměrů je stejný jako poměr mezi hnacím kolem a hnaným kolem.
Jinými slovy, hnací kolo a hnané kolo jsou jediné, na kterých záleží. Bez ohledu na to, kolik je v systému napínacích kol, je konečný převodový poměr poměr mezi hnacím kolem a hnaným kolem. To platí pro všechny typy ozubených kol, včetně čelních, kuželových a šnekových.
Použití převodového poměru k výpočtu rychlosti
Pokud znáte rychlost otáčení hnacího kola, která se obvykle měří v otáčkách za minutu (ot / min), udává převodový poměr rychlost hnaného kola. Zvažte například systém s převodovým poměrem 3: 1, což znamená, že hnací kolo se točí třikrát rychleji než hnané kolo. Pokud je rychlost hnacího kola 300 ot / min, je rychlost hnaného kola 100 ot / min.
Obecně můžete rychlost otáčení vypočítat pomocí následující rovnice převodového poměru:
S1 • T1 = S2 • T2, kde
S1 je rychlost kola řidiče a T1 je počet zubů na tomto kole.
S2 a T2 jsou rychlost a počet zubů hnaného kola.
Pokud navrhujete převodový systém, bude se vám hodit tabulka převodových poměrů. Otáčky motoru najdete ve specifikacích a pomocí tabulky navrhnete převodový systém, který bude produkovat jakoukoli požadovanou rychlost otáčení hnaného kola.