Prevodové stupne sú prakticky všade. Sú v autách, v prevodovke aj v stieračoch čelného skla. Sú na bicykloch, v takom kuchynskom náradí, ako je šľahač na vajíčka, a dokonca aj v hodinkách - alebo aspoň boli. Ozubené koleso je v podstate sada ozubených kolies spojených dohromady na zvýšenie alebo zníženie rýchlosti otáčania hnacieho hriadeľa motora.
Množstvo, ktoré prevodový systém môže meniť rýchlosť otáčania, je funkciou relatívnych veľkostí ozubených kolies a je známe ako prevodový pomer. Vzorec prevodového pomeru sa ukázal byť pomerne jednoduchý. V zásade spočítate počet zubov na hnanom kolese a vydelíte ho počtom zubov na hnacom kolese, ktoré je tým, ktoré je pripevnené k motoru. Je to priamy výpočet, aj keď prevodový systém pozostáva z niekoľkých medziľahlých kolies, ktoré sa nazývajú napínacie kolesá.
Je jednoduchšie vypočítať prevodový pomer, ako si myslíte
Keď spojíte dve ozubené kolesá, ich relatívna veľkosť určuje, ako rýchlo sa budú jednotlivé kolesá točiť. Ak je hnacie koleso menšie ako hnané koleso, bude sa točiť častejšie ako väčšie koleso. Ak je hnané koleso väčšie, hnané koleso sa bude krútiť rýchlejšie.
Mohli by ste vypočítať mieru zrýchlenia a spomalenia, ktorú jednoduchý prevodový systém produkuje, porovnaním polomerov kolies, ale existuje ľahšia cesta. Pretože sa zuby oboch ozubených kolies vzájomne blokujú, musia byť na oboch kolesách rovnako veľké, takže môžete jednoducho porovnať počet zubov na oboch kolesách. Takto vlastne vypočítate prevodový pomer. Počítate počet zubov na hnacom aj na hnanom kolese a tieto čísla vyjadrujete ako pomer alebo zlomok.
Ak má napríklad hnacie koleso 20 zubov a hnané koleso 40, vypočítajte prevodový pomer ako 40/20, čo zjednodušuje na 2/1 alebo 2: 1. (Počet zubov na hnanom kolese ide vždy nad zlomok alebo prvý v pomere). To vám hovorí, že pri každom otočení hnaného kolesa vykoná hnacie koleso dve otáčky. Podobne vám pomer 1/2 hovorí, že sa hnané koleso otáča dvakrát pri každom otočení hnacieho kolesa - inými slovami, hnané koleso sa krúti rýchlejšie ako hriadeľ motora.
Ako aplikovať rovnicu prevodového pomeru na zložité systémy
Mnoho prevodových systémov obsahuje jedno alebo viac voľnobežných kolies, ktoré často slúžia na to, aby sa hnacie koleso a hnané koleso otáčali v rovnakom smere alebo aby sa zmenila rovina otáčania. Vzorec prevodového pomeru môžete použiť na každý pár kolies v prevodovom systéme postupne, aby ste dosiahli konečný prevodový pomer systému, ale nemusíte to robiť. Ak tak urobíte, zistíte, že súčin všetkých prevodových pomerov je rovnaký ako pomer medzi hnaným a hnaným kolesom.
Inými slovami, hnacie koleso a hnané koleso sú jediné, na ktorých záleží. Bez ohľadu na to, koľko je v systéme voľnobežných kolies, konečný prevodový pomer je pomer medzi hnaným a hnaným kolesom. Platí to pre všetky typy ozubených kolies, vrátane čelných, kužeľových a závitovkových.
Použitie prevodového pomeru na výpočet rýchlosti
Ak poznáte rýchlosť otáčania hnacieho kolesa, ktorá sa zvyčajne meria v otáčkach za minútu (ot / min), prevodový pomer vám hovorí o rýchlosti hnaného kolesa. Zvážte napríklad systém s prevodovým pomerom 3: 1, čo znamená, že sa hnacie koleso točí trikrát rýchlejšie ako hnané koleso. Ak sú otáčky hnacieho kolesa 300 ot / min, sú otáčky hnaného kolesa 100 ot / min.
Všeobecne môžete vypočítať rýchlosť otáčania pomocou nasledujúcej rovnice prevodového pomeru:
S1 • T1 = S2 • T2, kde
S1 je rýchlosť volantu a T1 je počet zubov na danom kolese.
S2 a T2 sú rýchlosť a počet zubov hnaného kolesa.
Ak navrhujete prevodový systém, bude sa vám hodiť tabuľka prevodových pomerov. Otáčky motora nájdete v špecifikáciách a pomocou tabuľky navrhnite prevodový systém, ktorý bude produkovať akúkoľvek požadovanú rýchlosť otáčania hnaného kolesa.