Gir er praktisk talt overalt. De sitter i biler, både i transmisjonen og i vindusviskerne. De er på sykler, i slike kjøkkenutstyr som eggepiskeren og til og med i klokker - eller i det minste pleide de å være. Et gir er i utgangspunktet et sett tannhjul koblet sammen for å øke eller redusere rotasjonshastigheten til en motordrivaksel.
Mengden et girsystem kan endre rotasjonshastigheten er en funksjon av de relative størrelsene på girhjulene, og det er kjent som girforholdet. Utvekslingsformelen viser seg å være ganske enkel. Du teller i utgangspunktet antall tenner på det drevne hjulet og deler det med antall tenner på førerhjulet, som er det som er festet til motoren. Det er en enkel beregning, selv når girsystemet består av flere mellomhjul som kalles løpere.
Det er enklere å beregne utvekslingsforholdet enn du tror
Når du kobler sammen to tannhjul, bestemmer deres relative størrelse hvor raskt hvert vil snurre. Hvis førerhjulet er mindre enn det drevne hjulet, vil det spinne oftere enn det større. Hvis førerhjulet er større, vil det kjørte hjulet snurre raskere.
Du kan beregne hvor mye fart og bremse som et enkelt girsystem gir ved å sammenligne radiene på hjulene, men det er en enklere måte. Fordi tennene på begge tannhjulene låses sammen, må de være like store på begge hjulene, slik at du ganske enkelt kan sammenligne antall tenner på de to hjulene. Slik beregner du faktisk utvekslingsforholdet. Du teller antall tenner på både førerhjulet og på det drevne hjulet og uttrykker disse tallene som et forhold, eller en brøkdel.
For eksempel, hvis drivhjulet har 20 tenner, og det drevne hjulet har 40, beregner du girforholdet som 40/20, som forenkler til 2/1 eller 2: 1. (Tanntallet på det drevne hjulet går alltid på toppen av brøkdelen eller først i forholdet). Dette forteller deg at førerhjulet gjør to rotasjoner for hver rotasjon av det drevne hjulet. Tilsvarende forteller forholdet 1/2 at det drevne hjulet roterer to ganger for hver rotasjon av førerhjulet - med andre ord, det drevne hjulet spinner raskere enn motorakselen.
Hvordan bruke girforholdsligningen på komplekse systemer
Mange girsystemer har ett eller flere hjul, som ofte er der for å sikre at førerhjulet og det drevne hjulet spinner i samme retning eller for å endre rotasjonsplanet. Du kan bruke girutvekslingsformelen på hvert hjulpar i girsystemet etter hverandre for å komme til et endelig girforhold for systemet, men du trenger ikke å gjøre det. Hvis du gjør det, vil du oppdage at produktet av alle girforholdene er det samme som forholdet mellom førerhjulet og det drevne hjulet.
Med andre ord er førerhjulet og det drivte hjulet de eneste to som betyr noe. Uansett hvor mange løpere det er i systemet, er det endelige girforholdet forholdet mellom førerhjulet og det drevne hjulet. Dette gjelder for alle typer tannhjul, inkludert tannhjul, skråhjul og snekkedrev.
Bruke girforhold for å beregne hastighet
Hvis du kjenner førerhjulets rotasjonshastighet, som vanligvis måles i omdreininger per minutt (o / min), forteller girforholdet deg hastigheten på det drevne hjulet. Tenk for eksempel på et system med et girforhold på 3: 1, noe som betyr at førerhjulet spinner tre ganger så fort som det drevne hjulet. Hvis førerhjulets hastighet er 300 rpm, er hastigheten på det kjørte hjulet 100 rpm.
Generelt kan du beregne rotasjonshastighet ved å bruke følgende girforholdsligning:
S1 • T1 = S2 • T2, hvor
S1 er hastigheten på førerhjulet og T1 er antall tenner på hjulet.
S2 og T2 er hastigheten og antall tenner på det drevne hjulet.
Hvis du designer et girsystem, vil du finne et girforhold som er praktisk. Du finner motorens turtall i spesifikasjonene og bruker diagrammet til å designe et girsystem som vil produsere uansett rotasjonshastighet i det drevne hjulet du trenger.