Gear er næsten overalt. De er i biler, både i transmission og i vinduesviskerne. De er på cykler, i sådanne køkkenredskaber som ægviseren og endda i ure - eller i det mindste plejede de at være. Et gear er dybest set et sæt tandhjul koblet sammen for at øge eller mindske rotationshastigheden for en motordrevaksel.
Mængden et gearsystem kan ændre omdrejningshastighed er en funktion af gearhjulets relative størrelse, og det er kendt som gearforholdet. Udvekslingsforholdet viser sig at være ret simpelt. Du tæller dybest set antallet af tænder på det drevne hjul og dividerer det med antallet af tænder på førerhjulet, som er den, der er fastgjort til motoren. Det er en ligetil beregning, selv når gearsystemet består af flere mellemhjul, der kaldes løbehjul.
Det er lettere at beregne gearforhold, end du tror
Når du parrer to gear, bestemmer deres relative størrelse, hvor hurtigt hvert drejer. Hvis førerhjulet er mindre end det drevne hjul, vil det dreje oftere end det større. Hvis førerhjulet er større, drejer det drevne hjul hurtigere.
Du kan beregne mængden af hastighed og opbremsning, som et simpelt gearsystem producerer ved at sammenligne hjulens radier, men der er en lettere måde. Fordi tænderne på begge tandhjul låses sammen, skal de have samme størrelse på begge hjul, så du simpelthen kan sammenligne antallet af tænder på de to hjul. Sådan beregner du faktisk gearforholdet. Du tæller antallet af tænder på både førerhjulet og på det drevne hjul og udtrykker disse tal som et forhold eller en brøkdel.
For eksempel, hvis førerhjulet har 20 tænder, og det drevne hjul har 40, skal du beregne gearforholdet som 40/20, hvilket forenkles til 2/1 eller 2: 1. (Antallet af tænder på det drevne hjul går altid oven på brøken eller først i forholdet). Dette fortæller dig, at førerhjulet drejer to omdrejninger for hver rotation af det drevne hjul. På samme måde fortæller et forhold på 1/2 dig, at det drevne hjul roterer to gange for hver rotation af førerhjulet - med andre ord, det drevne hjul drejer hurtigere end motorakslen.
Sådan anvendes gearforholdsligningen på komplekse systemer
Mange gearsystemer indeholder et eller flere tomgangshjul, som ofte er der for at sikre, at førerhjulet og det drevne hjul drejer i samme retning eller for at ændre rotationsplanet. Du kan anvende gearformel på hvert par hjul i gearsystemet efter hinanden for at nå frem til et endeligt gearforhold for systemet, men det behøver du ikke. Hvis du gør det, finder du ud af, at produktet af alle gearforhold er det samme som forholdet mellem førerhjulet og det drevne hjul.
Med andre ord er førerhjulet og det drevne hjul de eneste to, der betyder noget. Uanset hvor mange tomgangssituationer der er i systemet, er det endelige gearforhold forholdet mellem førerhjulet og det drevne hjul. Dette gælder for alle typer gear, herunder tandhjul, skråhjul og snekkegear.
Brug af gearforhold til at beregne hastighed
Hvis du kender driverhjulets rotationshastighed, som normalt måles i omdrejninger pr. Minut (omdr./min.), Fortæller udvekslingsforholdet dig det drejede hjuls hastighed. Overvej f.eks. Et system med et gearforhold på 3: 1, hvilket betyder, at førerhjulet drejer tre gange så hurtigt som det drevne hjul. Hvis førerhjulets hastighed er 300 omdr./min., Er hastigheden på det kørte hjul 100 omdr./min.
Generelt kan du beregne rotationshastighed ved hjælp af følgende gearingsligning:
S1 • T1 = S2 • T2, hvor
S1 er førerhjulets hastighed og T1 er antallet af tænder på det hjul.
S2 og T2 er hastigheden og antallet af tænder på det drevne hjul.
Hvis du designer et gearsystem, finder du et gearforholdsdiagram praktisk. Du kan finde motorens omdrejningstal i specifikationerne og bruge diagrammet til at designe et gearsystem, der producerer den omdrejningshastighed i det drevne hjul, du har brug for.