Τα γρανάζια είναι σχεδόν παντού. Βρίσκονται σε αυτοκίνητα, τόσο στο κιβώτιο ταχυτήτων όσο και στους υαλοκαθαριστήρες. Βρίσκονται σε ποδήλατα, σε σκεύη κουζίνας όπως το αυγό και ακόμη και σε ρολόγια - ή τουλάχιστον στο παρελθόν. Το γρανάζι είναι βασικά ένα σύνολο οδοντωτών τροχών που συνδέονται μεταξύ τους για να αυξήσουν ή να μειώσουν την ταχύτητα περιστροφής ενός άξονα μετάδοσης κίνησης.
Το ποσό που ένα σύστημα μετάδοσης μπορεί να αλλάξει την ταχύτητα περιστροφής είναι συνάρτηση των σχετικών μεγεθών των γραναζιών, και είναι γνωστό ως λόγος γραναζιών. Ο τύπος σχέσης μετάδοσης αποδεικνύεται αρκετά απλός. Βασικά μετράτε τον αριθμό των δοντιών στον κινητήριο τροχό και διαιρέστε τον με τον αριθμό των δοντιών στον τροχό οδήγησης, που είναι συνδεδεμένος με τον κινητήρα. Είναι ένας απλός υπολογισμός, ακόμη και όταν το σύστημα μετάδοσης αποτελείται από αρκετούς ενδιάμεσους τροχούς που ονομάζονται ρελαντί.
Είναι πιο εύκολο να υπολογίσετε το λόγο μετάδοσης από ό, τι νομίζετε
Όταν συνδυάζετε δύο γρανάζια, τα σχετικά μεγέθη τους καθορίζουν πόσο γρήγορα θα περιστρέφεται ο καθένας. Εάν ο τροχός οδήγησης είναι μικρότερος από τον κινητήριο τροχό, θα περιστρέφεται πιο συχνά από τον μεγαλύτερο. Εάν ο τροχός οδήγησης είναι μεγαλύτερος, ο κινητήριος τροχός θα περιστραφεί γρηγορότερα.
Θα μπορούσατε να υπολογίσετε την ταχύτητα επιτάχυνσης και επιβράδυνσης που παράγει ένα απλό σύστημα ταχυτήτων συγκρίνοντας τις ακτίνες των τροχών, αλλά υπάρχει ένας ευκολότερος τρόπος. Επειδή τα δόντια και των δύο τροχών συμπλέκονται, πρέπει να έχουν το ίδιο μέγεθος και στους δύο τροχούς, έτσι μπορείτε απλά να συγκρίνετε τον αριθμό των δοντιών στους δύο τροχούς. Αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο υπολογίζετε την σχέση μετάδοσης. Μετράτε τον αριθμό των δοντιών τόσο στον τροχό οδήγησης όσο και στον κινητήριο τροχό και εκφράζετε αυτούς τους αριθμούς ως αναλογία ή κλάσμα.
Για παράδειγμα, εάν ο τροχός οδήγησης έχει 20 δόντια και ο κινητήριος τροχός έχει 40, υπολογίστε τον λόγο μετάδοσης ως 40/20, ο οποίος απλοποιείται σε 2/1 ή 2: 1. (Ο αριθμός των δοντιών στον κινητήριο τροχό πηγαίνει πάντα πάνω από το κλάσμα ή πρώτος στην αναλογία). Αυτό σας λέει ότι, για κάθε περιστροφή του κινητήριου τροχού, ο τροχός οδήγησης κάνει δύο περιστροφές. Ομοίως, μια αναλογία 1/2 σας λέει ότι ο κινητήριος τροχός περιστρέφεται δύο φορές για κάθε περιστροφή του τιμονιού - με άλλα λόγια, ο κινητήριος τροχός περιστρέφεται πιο γρήγορα από τον άξονα του κινητήρα.
Τρόπος εφαρμογής της εξίσωσης Gear Ratio σε σύνθετα συστήματα
Πολλά συστήματα ταχυτήτων ενσωματώνουν έναν ή περισσότερους τροχούς αδράνειας, οι οποίοι είναι συχνά εκεί για να διασφαλίσουν ότι ο τροχός οδήγησης και ο κινητήριος τροχός περιστρέφονται στην ίδια κατεύθυνση ή για να αλλάξουν το επίπεδο περιστροφής. Μπορείτε να εφαρμόσετε τον τύπο σχέσης μετάδοσης σε κάθε ζεύγος τροχών στο σύστημα μετάδοσης διαδοχικά για να φτάσετε σε μια τελική σχέση μετάδοσης για το σύστημα, αλλά δεν χρειάζεται να το κάνετε αυτό. Εάν το κάνετε, θα διαπιστώσετε ότι το προϊόν όλων των σχέσεων μετάδοσης είναι το ίδιο με το λόγο μεταξύ του τροχού οδήγησης και του κινητήρα.
Με άλλα λόγια, ο τροχός οδήγησης και ο κινητήριος τροχός είναι οι μόνοι που έχουν σημασία. Ανεξάρτητα από τον αριθμό των ρελαντί στο σύστημα, η τελική σχέση μετάδοσης είναι η αναλογία μεταξύ του τιμονιού και του τροχού. Αυτό ισχύει για όλους τους τύπους γραναζιών, συμπεριλαμβανομένων γραναζιών κίνησης, γραναζιών και οδοντωτών τροχών.
Χρήση του λόγου γραναζιών για τον υπολογισμό της ταχύτητας
Εάν γνωρίζετε την ταχύτητα περιστροφής του τροχού του οδηγού, η οποία συνήθως μετράται σε περιστροφές ανά λεπτό (σ.α.λ.), η αναλογία γραναζιού σάς ενημερώνει για την ταχύτητα του κινητήριου τροχού. Για παράδειγμα, σκεφτείτε ένα σύστημα με αναλογία γραναζιού 3: 1, που σημαίνει ότι ο τροχός οδήγησης περιστρέφεται τρεις φορές πιο γρήγορα από τον κινητήριο τροχό. Εάν η ταχύτητα του τροχού οδήγησης είναι 300 σ.α.λ., η ταχύτητα του κινούμενου τροχού είναι 100 σ.α.λ.
Γενικά, μπορείτε να υπολογίσετε την ταχύτητα περιστροφής χρησιμοποιώντας την ακόλουθη εξίσωση σχέσης μετάδοσης:
μικρό1 • Τ1 = S2 • Τ2, όπου
μικρό1 είναι η ταχύτητα του τροχού και T1 είναι ο αριθμός των δοντιών σε αυτόν τον τροχό.
μικρό2 και Τ2 είναι η ταχύτητα και ο αριθμός των δοντιών του κινητήριου τροχού.
Αν σχεδιάζετε ένα σύστημα ταχυτήτων, θα βρείτε ένα γράφημα σχέσης γραναζιών εύχρηστο. Μπορείτε να βρείτε τις στροφές του κινητήρα στις προδιαγραφές και να χρησιμοποιήσετε το γράφημα για να σχεδιάσετε ένα σύστημα μετάδοσης που θα παράγει όποια ταχύτητα περιστροφής στον κινητήριο τροχό χρειάζεστε.