A fogaskerekek gyakorlatilag mindenhol vannak. Autókban vannak, mind a sebességváltóban, mind az ablaktörlőben. Kerékpárokban vannak, olyan konyhai eszközökben, mint a tojásverő, sőt órákban is - vagy legalábbis régen. A fogaskerék alapvetően fogazott kerekek összessége, amelyek összekapcsolódva növelik vagy csökkentik a motor hajtótengelyének forgási sebességét.
Az az összeg, amelyet egy sebességváltó rendszer megváltoztathat a forgási sebességen, a fogaskerekek relatív méretének függvénye, és ez áttételként ismert. Az áttétel-képlet meglehetősen egyszerűnek bizonyul. Alapvetően megszámolja a hajtott kerék fogainak számát, és elosztja azt a vezető kerék fogainak számával, amely a motorhoz van rögzítve. Ez egyenes számítás, még akkor is, ha a sebességváltó rendszer több közbenső kerekből áll, amelyeket alapjáratoknak neveznek.
Könnyebb kiszámítani a sebességátvitelt, mint gondolná
Két fogaskerék párosításakor a relatív méretük határozza meg, hogy mindegyik milyen gyorsan forog. Ha a vezető kerék kisebb, mint a meghajtott kerék, akkor gyakrabban forog, mint a nagyobb. Ha a vezető kerék nagyobb, a meghajtott kerék gyorsabban forog.
A kerekek sugarainak összehasonlításával kiszámolhatná az egyszerű sebességváltó által előállított gyorsulás és lassítás mértékét, de van egy egyszerűbb módszer is. Mivel mindkét fogaskerék foga összekapcsolódik, mindkét keréknek azonos méretűnek kell lennie, így egyszerűen összehasonlíthatja a két kerék fogainak számát. Valójában így számolja ki az áttételt. Megszámolja a fogak számát mind a vezető, mind a meghajtott kerékön, és ezeket a számokat arányként vagy töredékként fejezi ki.
Például, ha a vezető keréknek 20 foga van, és a meghajtott keréknek 40 foga, akkor az áttételi arányt 40/20-nak kell kiszámítani, ami 2/1-re vagy 2: 1-re egyszerűsödik. (A hajtott keréken a fogszám mindig a frakció tetején vagy az arányban az első). Ez azt mondja, hogy a meghajtott kerék minden egyes forgatásához a vezető kerék két fordulatot tesz. Hasonlóképpen, az 1/2 arány azt mondja, hogy a meghajtott kerék a hajtókerék minden egyes forgatásakor kétszer forog - más szóval, a meghajtott kerék gyorsabban forog, mint a motor tengelye.
Hogyan alkalmazzuk a sebességfokozat-egyenletet a komplex rendszerekre
Számos sebességváltó rendszer tartalmaz egy vagy több szabadonfutó kereket, amelyek gyakran ott vannak, hogy biztosítsák a vezető kerék és a meghajtott kerék ugyanabban az irányban való forgását vagy a forgási sík megváltoztatását. A sebességváltó képletét egymás után alkalmazhatja a fogaskerék-rendszer minden kerekpárjára, hogy elérje a rendszer végleges áttételi arányát, de ezt nem kell tennie. Ha mégis megteszi, akkor azt tapasztalja, hogy az összes sebességfokozat szorzata megegyezik a vezető és a meghajtott kerék arányával.
Más szavakkal, csak a vezető kerék és a meghajtott kerék számít. Nem számít, hány alapjáró van a rendszerben, a végső sebességfokozat a vezető és a meghajtott kerék aránya. Ez minden hajtóműtípusra igaz, ideértve a sarkantyúkat, a ferde és a csigahajtásokat is.
A sebesség számítása a sebesség kiszámításához
Ha ismeri a vezető kerék forgási sebességét, amelyet általában percenkénti fordulatszámként (rpm) mérnek, az áttételi arány megmondja a hajtott kerék sebességét. Vegyünk egy rendszert például 3: 1 sebességváltóval, ami azt jelenti, hogy a vezető kerék háromszor olyan gyorsan forog, mint a meghajtott kerék. Ha a vezető kerék sebessége 300 ford / perc, a meghajtott kerék sebessége 100 ford / perc.
A forgási sebességet általában a következő sebességváltó-egyenlet segítségével számíthatja ki:
S1 • T1 = S2 • T2, hol
S1 a vezető kerék sebessége és T1 annak a keréknek a fogai száma.
S2 és T2 a meghajtott kerék sebessége és fogszáma.
Ha sebességváltó rendszert tervez, akkor praktikusnak találja az áttételi arány táblázatot. A motor fordulatszámát a specifikációkban találja meg, és a diagram segítségével megtervezhet egy olyan sebességváltó rendszert, amely bármilyen hajtási sebességet képes előállítani a meghajtott kerékben.