Wyjaśnienie prostego przełożenia

Sposób, w jaki narzędzia wchodzą ze sobą w interakcję, jest ważny dla każdego, kto planuje jak najlepiej je wykorzystać. Większość nowoczesnych samochodów ma przełożenia, które zostały obliczone komputerowo, ale rowery i mechaniczne projekty domowe nie. Jeśli jesteś zdumiony przełożeniami, pomoże Ci wiedzieć, co to jest przełożenie i jak wpływa na inne części twojego urządzenia mechanicznego.

Tam, gdzie jest kilka kół zębatych zazębiających się ze sobą, liczba zębów na nich tworzy ważne przełożenie: przełożenie przekładni. Kiedy kilka kół zębatych zazębia się ze sobą, tworzą tak zwany łańcuch zębaty. Przełożenie jest obliczane tylko na podstawie pierwszego biegu, koła napędowego, które jest podłączone do źródła zasilania i ostatniego biegu w łańcuchu. Jeśli policzysz ilość zębów na kole pierwszym i na kole X (ostatnim) i ustawisz je w przełożeniu (1:X), to jest to przełożenie. Jeśli można zmniejszyć liczbę, należy ją zmniejszyć, np. stosunek 100 zębów: 40 zębów zmniejsza się do 5:2.

Przełożenie jest niezbędne do obliczenia prędkości, jaką wytworzy dany łańcuch zębaty. Kiedy masz te informacje, masz połowę informacji potrzebnych do obliczenia prędkości. Równanie to prędkość (bieg 1) * zęby (bieg 1) = prędkość (bieg X) * zęby (bieg X). Tak więc, jeśli masz prędkość, z jaką silnik wkłada biegi, możesz bardzo łatwo obliczyć prędkość biegu X.

Na rowerze masz nieco inny system: zamiast pary zębatek zazębiających się bezpośrednio, są one przymocowane łańcuchem, ale przełożenie nadal obowiązuje. Na przykład na rowerze górskim masz zestaw koncentrycznych kół zębatych przymocowanych do pedałów i więcej biegów przymocowanych do koła napędowego. Stosunek zębów na kole zębatym do zębów na kole zębatym na pedałach nadal będzie stanowił przełożenie – a jeśli pedałujesz z ustaloną prędkością na rowerze, zmiana tego przełożenia zmieni prędkość jazdy.

W łańcuchu zębatym, gdy na środku znajduje się kilka kół zębatych, coś całkiem interesującego dzieje się ze środkowymi zębatkami. Być może zauważyłeś, że w poprzednich obliczeniach jedyne biegi, które są ważne, to pierwszy i ostatni. Dzieje się tak dlatego, że biegi pomiędzy biegami nie wpływają na prędkość – będą jechać tak szybko lub wolno, jak to konieczne. Zmienią jednak kierunek: jeśli liczba biegów jest nieparzysta, pierwszy i ostatni skręcą w tym samym kierunku.

Zaletą znajomości przełożenia jest to, że możesz wykorzystać to do swojej mechanicznej przewagi. Istnieje kompromis między prędkością a momentem obrotowym, który jest mocą obrotową. Gdy przełożenie wynosi 1:1, wielkość momentu obrotowego jest taka sama, a prędkość jest taka sama. Jednak jak tylko zwiększysz przełożenie (na przykład 1:4), zmniejszysz moment obrotowy, ale znacznie zwiększysz prędkość. Jeśli odwrócisz przełożenie (powiedzmy 4:1), zmniejszysz prędkość, ale zwiększysz moment obrotowy.