วิธีการคำนวณอัตราทดเกียร์

เกียร์มีอยู่ทุกที่ พวกมันอยู่ในรถยนต์ทั้งในเกียร์และที่ปัดน้ำฝน พวกเขาอยู่ในจักรยาน ในเครื่องครัว เช่น ที่ตีไข่ หรือแม้แต่ในนาฬิกา หรืออย่างน้อยก็เคยเป็น เกียร์นั้นเป็นชุดของล้อฟันเฟืองที่ประกอบเข้าด้วยกันเพื่อเพิ่มหรือลดความเร็วของการหมุนของเพลาขับของมอเตอร์

ปริมาณที่ระบบเกียร์สามารถเปลี่ยนความเร็วในการหมุนได้นั้นขึ้นอยู่กับขนาดสัมพัทธ์ของล้อเฟือง และเรียกว่าอัตราทดเกียร์ สูตรอัตราทดเกียร์ค่อนข้างง่าย โดยทั่วไปคุณนับจำนวนฟันบนล้อขับเคลื่อน และหารด้วยจำนวนฟันบนล้อคนขับ ซึ่งเป็นฟันที่ติดอยู่กับมอเตอร์ เป็นการคำนวณที่ตรงไปตรงมา แม้ว่าระบบเกียร์จะประกอบด้วยล้อกลางหลายล้อที่เรียกว่าคนเดินเบา

เมื่อคุณจับคู่ล้อเฟืองสองล้อ ขนาดสัมพัทธ์จะเป็นตัวกำหนดว่าแต่ละล้อจะหมุนเร็วแค่ไหน ถ้าล้อคนขับเล็กกว่าล้อที่ขับ มันจะหมุนบ่อยกว่าล้อที่ใหญ่กว่า ถ้าล้อคนขับใหญ่ขึ้น ล้อขับเคลื่อนจะหมุนเร็วขึ้น

คุณสามารถคำนวณปริมาณการเร่งความเร็วและการชะลอตัวที่ระบบเกียร์ธรรมดาสร้างขึ้นโดยการเปรียบเทียบรัศมีของล้อ แต่มีวิธีที่ง่ายกว่านั้น เนื่องจากฟันเฟืองของล้อเฟืองทั้งสองล้อจึงต้องมีขนาดเท่ากันทั้งสองล้อ คุณจึงสามารถเปรียบเทียบจำนวนฟันของล้อทั้งสองได้ นี่เป็นวิธีที่คุณคำนวณอัตราทดเกียร์ คุณนับจำนวนฟันบนทั้งล้อคนขับและล้อขับเคลื่อน และแสดงตัวเลขเหล่านี้เป็นอัตราส่วนหรือเศษส่วน

ตัวอย่างเช่น หากล้อคนขับมีฟัน 20 ซี่ และล้อขับเคลื่อนมี 40 ให้คำนวณอัตราทดเกียร์เป็น 40/20 ซึ่งลดความซับซ้อนเป็น 2/1 หรือ 2:1 (การนับฟันบนล้อขับเคลื่อนมักจะอยู่ด้านบนของเศษส่วนหรืออันดับแรกในอัตราส่วน) สิ่งนี้บอกคุณว่าสำหรับการหมุนของล้อขับเคลื่อนทุกครั้ง ล้อคนขับจะทำการหมุนสองครั้ง ในทำนองเดียวกัน อัตราส่วน 1/2 จะบอกคุณว่าล้อขับเคลื่อนหมุนสองครั้งสำหรับการหมุนแต่ละครั้งของล้อคนขับ กล่าวอีกนัยหนึ่ง ล้อขับเคลื่อนจะหมุนเร็วกว่าเพลามอเตอร์

ระบบเกียร์จำนวนมากรวมล้อคนเดินเตาะแตะอย่างน้อยหนึ่งล้อ ซึ่งมักจะอยู่ที่นั่นเพื่อให้แน่ใจว่าล้อคนขับและล้อขับเคลื่อนหมุนไปในทิศทางเดียวกันหรือเพื่อเปลี่ยนระนาบการหมุน คุณสามารถใช้สูตรอัตราทดเกียร์กับล้อแต่ละคู่ในระบบเกียร์ตามลำดับเพื่อให้ได้อัตราทดเกียร์สุดท้ายของระบบ แต่คุณไม่จำเป็นต้องทำเช่นนั้น หากคุณทำเช่นนั้น คุณจะพบว่าผลคูณของอัตราทดเกียร์ทั้งหมดนั้นเท่ากับอัตราส่วนระหว่างล้อคนขับกับล้อขับเคลื่อน

กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ ล้อคนขับและล้อขับเคลื่อนเท่านั้นที่มีความสำคัญ ไม่ว่าจะมีคนเดินเบาในระบบมากแค่ไหน อัตราทดเกียร์สุดท้ายคืออัตราส่วนระหว่างล้อคนขับกับล้อขับเคลื่อน สิ่งนี้เป็นจริงสำหรับเฟืองทุกประเภท รวมถึงเฟืองเดือย เฟืองดอกจอก และเฟืองตัวหนอน

หากคุณทราบความเร็วรอบการหมุนของล้อคนขับ ซึ่งปกติจะวัดเป็นรอบต่อนาที (รอบต่อนาที) อัตราทดเกียร์จะบอกความเร็วของล้อขับเคลื่อนให้คุณทราบ ตัวอย่างเช่น พิจารณาระบบที่มีอัตราทดเกียร์ 3:1 ซึ่งหมายความว่าล้อคนขับหมุนเร็วเป็นสามเท่าของล้อขับเคลื่อน ถ้าความเร็วของล้อคนขับคือ 300 รอบต่อนาที ความเร็วของล้อขับเคลื่อนคือ 100 รอบต่อนาที

โดยทั่วไป คุณสามารถคำนวณความเร็วในการหมุนโดยใช้สมการอัตราทดเกียร์ต่อไปนี้:

ส₁ • T₁ = ส₂ • T₂ที่ไหน

ส₁ คือความเร็วของล้อคนขับและ T₁ คือจำนวนฟันบนล้อนั้น

ส₂ และ T₂ คือความเร็วและจำนวนฟันของล้อขับเคลื่อน

หากคุณกำลังออกแบบระบบเกียร์ คุณจะพบแผนภูมิอัตราทดเกียร์ที่มีประโยชน์ คุณสามารถค้นหารอบต่อนาทีของมอเตอร์ได้ในข้อมูลจำเพาะและใช้แผนภูมิเพื่อออกแบบระบบเกียร์ที่จะสร้างความเร็วรอบในการหมุนใดๆ ในล้อขับเคลื่อนที่คุณต้องการ