Koła pasowe reprezentują proste maszyny używane do wielu operacji. Systemy kół pasowych są wykonane z dwóch kół pasowych na wale z łączącym je pasem. Jedno koło pasowe jest kołem napędowym, a drugie jest kołem napędzanym. Koła pasowe mogą zmieniać prędkość, zapewniać moment obrotowy i zmieniać kierunek obrotów. Zmiana prędkości za pomocą kół pasowych pociąga za sobą zmianę średnicy koła pasowego.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Systemy kół pasowych składają się z dwóch kół pasowych na wale połączonych paskiem. Koła te są kołami napędowymi i napędzanymi. Zmieniając średnicę kół pasowych, można zmienić prędkość. Mniejsze koło pasowe obracające większe koło pasowe powoduje, że większe porusza się wolniej, ale z większą mocą na wale.
Współczynnik prędkości, prędkość wyjściowa i moment obrotowy
W systemie z dwoma kołami pasowymi z kołami o różnych rozmiarach można obliczyć różnicę prędkości między dwoma kołami pasowymi. Stosunek prędkości wyznacza się, dzieląc średnicę napędzanego koła pasowego przez średnicę napędzającego koła pasowego. Na przykład przy napędzanym kole pasowym 150 mm i napędowym kole pasowym 50 mm stosunek prędkości wynosi 3. Znalezienie prędkości wyjściowej pociąga za sobą wzięcie prędkości wejściowej i podzielenie jej przez stosunek prędkości. Zasadniczo prędkość wyjściowego koła pasowego staje się prędkością wejściową dla następnego etapu i można znaleźć napęd wielokołowy. Jeśli prędkość wejściowa wynosi 75 obr/min, prędkość wyjściowa równa się 75 obr/min podzielone przez 3 lub 25 obr/min. Z kolei można znaleźć wyjściowy moment obrotowy z koła napędowego na koło napędzane, mnożąc moment wejściowy przez stosunek prędkości.
Koła pasowe i prędkość
Dwa koła pasowe połączone paskiem o tym samym rozmiarze będą obracać się z tą samą prędkością przy tej samej mocy na wale. Mniejsze koło pasowe obracające większe koło pasowe powoduje, że większe porusza się wolniej, ale z większą mocą na wale. Przykładem może być ciężarówka na niskim biegu, której silnik obraca się szybko, ale koła obracają się powoli, a mimo to ma znaczną moc przy zmniejszonej prędkości. Alternatywnie, większe koło pasowe obraca mniejsze koło pasowe, w wyniku czego mniejsze obraca się szybciej, ale z mniejszą mocą na wale. Na przykład ciężarówka na wysokim biegu miałaby wolniej obracający się silnik, ale szybciej obracające się koła, co skutkowałoby większą prędkością ciężarówki. Sprzęgła zapewniają kontrolę nad nośnością i prędkością.
Przykłady bloczków z prawdziwego świata
Koła pasowe są stosowane w pasach napędowych do różnych maszyn. Same pasy mogą być wykonane z materiału syntetycznego. Koła pasowe i pasy nie wymagają smarowania, chociaż pas może się zużywać lub ślizgać. W maszynie śnieżnej sprzęgło składa się z dwóch kół pasowych połączonych szerokim paskiem, który jest bardzo mocny, a jednocześnie elastyczny. Kiedy maszyna śnieżna napotka obciążenie lub opór, silnik zwalnia, a koło pasowe zwalnia i rozsuwa się. Następnie sprężyny w napędzanym sprzęgle ściskają się. Skutkuje to zmniejszoną prędkością toru, ale większą mocą maszyny śnieżnej.
Do regulacji prędkości wentylatora można użyć regulowanego koła pasowego. Regulowane koła pasowe mają dwie stożkowe, połączone sekcje, z których jedna połowa jest zwrócona na drugą. Po skręceniu do siebie ich pas jest wypychany na zewnątrz koła pasowego i zwiększa się prędkość wentylatora. I odwrotnie, zmniejszenie prędkości wentylatora pociągałoby za sobą rozdzielenie połówek koła pasowego i skrócenie odległości, jaką taśma ma przebyć wokół niego. Zasadniczo średnica koła pasowego jest zmieniana w celu zmniejszenia prędkości wentylatora, a tym samym przepływu powietrza.
W samochodach często stosuje się pasek synchroniczny w układzie napędowym rozrządu silnika. Wraz ze wzrostem prędkości koła napędowego zwiększa się częstotliwość drgań pasa. Podobnie przy zmniejszaniu prędkości koła napędowego zmniejszają się wibracje paska. Zmniejszenie wibracji poprawia stabilność transmisji.
Taśmy przenośnikowe stosowane w transporcie materiałów, takim jak górnictwo, opierają się na systemie kół pasowych. Aby przenośniki działały bezpiecznie i wydajnie, ich prędkość musi być kontrolowana. Aby to zrobić, należy utrzymać napięcie paska, aby pasek nie zwisał i nie powodował tarcia. Siły napędowe wywierane na koła napędowe muszą być kontrolowane, aby zapobiec poślizgowi pasa. Przenośnik może wyhamować po osiągnięciu szczytowej siły napędowej na kole napędowym. Ta kontrola zapobiega wysypywaniu się materiału z przenośnika.
Wykonywanie prostego koła pasowego
Zademonstrowanie prostego krążka można wykonać w domu za pomocą gumki i szpulek nici. Gumka reprezentuje pasek napędowy, a szpule reprezentują koła pasowe. Używając szpul o różnych rozmiarach, można zademonstrować liczbę obrotów potrzebnych szpuli napędzanej do obrócenia szpuli napędowej. Szpule pokazują różnicę prędkości kół pasowych.