Katrollen vertegenwoordigen eenvoudige machines die voor veel bewerkingen worden gebruikt. Katrolsystemen zijn gemaakt van twee katrolwielen op een as met een riem die hen verbindt. De ene poelie is de aandrijfpoelie en de andere is de aangedreven poelie. Katrollen kunnen van snelheid veranderen, koppel leveren en de draairichting veranderen. Het veranderen van snelheid met katrollen houdt in dat de diameter van een katrolwiel wordt gewijzigd.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Katrolsystemen omvatten twee katrolwielen op een as die door een riem is verbonden. Deze wielen zijn aandrijf- en aangedreven katrollen. Door de diameter van de poeliewielen te veranderen, kan de snelheid worden gewijzigd. Een kleinere poelie die een grotere poelie draait, zorgt ervoor dat de grotere langzamer beweegt maar met meer askracht.
Snelheidsverhouding, uitgangssnelheid en koppel
In een systeem met twee katrollen met wielen van verschillende afmetingen kan men het snelheidsverschil tussen de twee katrollen berekenen. De snelheidsverhouding wordt gevonden door de diameter van de aangedreven poelie te gebruiken, gedeeld door de diameter van de aandrijfpoelie. Bij een aangedreven poelie van 150 mm en een aandrijfpoelie van 50 mm is de snelheidsverhouding bijvoorbeeld 3. Het vinden van de uitvoersnelheid houdt in dat u de invoersnelheid neemt en deze deelt door de snelheidsverhouding. In feite wordt de snelheid van de uitgangspoelie de ingangssnelheid voor de volgende fase, en u kunt de aandrijving met meerdere poelies vinden. Als de invoersnelheid 75 tpm is, is de uitvoersnelheid gelijk aan 75 tpm gedeeld door 3 of 25 tpm. Op zijn beurt kan men het uitgangskoppel van de aandrijfpoelie naar de aangedreven poelie vinden door het ingangskoppel te vermenigvuldigen met de snelheidsverhouding.
Katrollen en snelheid
Twee poelies verbonden door een riem van dezelfde grootte zullen met dezelfde snelheid draaien onder hetzelfde asvermogen. Een kleinere poelie die een grotere poelie draait, zorgt ervoor dat de grotere langzamer beweegt maar met meer askracht. Een voorbeeld is een vrachtwagen in een lage versnelling, waarbij de motor snel draait maar de wielen langzaam draaien, maar toch een aanzienlijk vermogen heeft bij lagere snelheid. Als alternatief kan een grotere poelie die een kleinere poelie draait, ertoe leiden dat de kleinere sneller draait maar met minder asvermogen. Een vrachtwagen in een hoge versnelling zou bijvoorbeeld een langzamer draaiende motor hebben maar snel draaiende wielen, wat resulteert in een hogere snelheid van de vrachtwagen. Koppelingen bieden controle over het draagvermogen en de snelheid.
Voorbeelden van katrollen uit de echte wereld
Katrollen worden gebruikt in aandrijfriemen voor verschillende machines. De riemen zelf kunnen van synthetisch materiaal zijn gemaakt. Katrollen en riemen hoeven niet te worden gesmeerd, hoewel de riem kan slijten of slippen. In een sneeuwmachine bestaat een koppeling uit twee poelies die zijn verbonden door een brede riem die zeer sterk en toch flexibel is. Wanneer de sneeuwmachine een belasting of weerstand ondervindt, vertraagt de motor en vertraagt de aandrijfpoelie en spreidt zich uit. Vervolgens drukken de veren in de aangedreven koppeling tegen elkaar. Dit resulteert in een lagere baansnelheid maar meer vermogen voor de sneeuwmachine.
Om de ventilatorsnelheid aan te passen, kan een verstelbare katrol worden gebruikt. Verstelbare katrollen hebben twee taps toelopende, verbonden secties waarvan de ene helft op de andere is gedraaid. Wanneer ze naar elkaar toe worden gedraaid, wordt hun riem buiten de poelie geduwd en wordt de ventilatorsnelheid verhoogd. Omgekeerd zou het verlagen van de ventilatorsnelheid inhouden dat de poeliehelften uit elkaar worden gedraaid en de afstand die de riem er omheen moet afleggen, wordt verkort. In wezen wordt de diameter van de poelie gewijzigd om de ventilatorsnelheid en dus de luchtstroom te verminderen.
Auto's gebruiken vaak een synchrone riem voor het aandrijfsysteem van de motortiming. Naarmate de snelheid van de aandrijfpoelie toeneemt, neemt ook de trillingsfrequentie van de riem toe. Evenzo, wanneer de snelheid van de aandrijfpoelie wordt verminderd, neemt de riemtrilling af. Het verminderen van trillingen verbetert de transmissiestabiliteit.
Transportbanden die worden gebruikt bij materiaaltransport, zoals mijnbouw, zijn afhankelijk van een katrolsysteem. Om ervoor te zorgen dat de transportbanden veilig en efficiënt werken, moet hun snelheid worden gecontroleerd. Om dit te doen, moet de riemspanning worden gehandhaafd, zodat de riem niet doorhangt en wrijving veroorzaakt. De aandrijfkrachten die op de aandrijfpoelies worden uitgeoefend, moeten worden gecontroleerd om slippen van de riem te voorkomen. De transporteur kan vertragen na een piek van de aandrijfkracht op de aandrijfpoelie. Deze regeling voorkomt morsen van materiaal van de transportband.
Een eenvoudige katrol maken
Het demonstreren van een eenvoudige katrol kan thuis gedaan worden met een elastiekje en draadspoelen. De rubberen band vertegenwoordigt de aandrijfriem en de spoelen vertegenwoordigen de katrollen. Door verschillende maten van de spoelen te gebruiken, kan men het aantal omwentelingen aantonen dat de aangedreven spoel nodig heeft om de aandrijfspoel te draaien. De spoelen demonstreren het snelheidsverschil van katrolwielen.