Шестерні є практично скрізь. Вони в машинах, як в трансмісії, так і в склоочисниках. Вони на велосипедах, у таких кухонних приладдях, як яйцебійка, і навіть у годинниках - або, принаймні, колись. Шестерня - це, в основному, набір зубчастих коліс, зчеплених між собою для збільшення або зменшення швидкості обертання приводного вала двигуна.
Величина передавальної системи, яку може змінити швидкість обертання, є функцією відносних розмірів зубчастих коліс, і вона відома як передавальне число. Формула передавального числа виявляється досить простою. Ви в основному підраховуєте кількість зубів на веденому колесі і ділите це на кількість зубів на ведучому колесі, яке прикріплене до двигуна. Це прямий розрахунок, навіть коли шестерня складається з кількох проміжних коліс, які називаються холостими.
Розрахувати коефіцієнт передач простіше, ніж ви думаєте
Коли ви з'єднуєте два шестерні, їх відносні розміри визначають, наскільки швидко кожен буде обертатися. Якщо ведуче колесо менше, ніж ведене, воно буде крутитися частіше, ніж велике. Якщо ведуче колесо більше, ведене колесо буде швидше крутитися.
Ви можете розрахувати величину прискорення та уповільнення, яку створює проста система передач, порівнюючи радіуси коліс, але є простіший спосіб. Оскільки зуби обох зубчастих коліс блокуються, вони повинні бути однакового розміру на обох колесах, тому ви можете просто порівняти кількість зубів на двох колесах. Це насправді, як ви розраховуєте передавальне число. Ви підраховуєте кількість зубів як на ведучому колесі, так і на веденому колесі, і виражаєте ці числа як співвідношення або частку.
Наприклад, якщо у ведучого колеса 20 зубів, а у ведучого - 40, обчисліть передавальне відношення як 40/20, що спрощує до 2/1, або 2: 1. (Кількість зубів на веденому колесі завжди йде зверху фракції або першим у співвідношенні). Це говорить вам, що при кожному обертанні веденого колеса ведуче колесо робить два обертання. Подібним чином співвідношення 1/2 говорить вам, що ведене колесо обертається двічі при кожному обертанні ведучого колеса - іншими словами, ведене колесо обертається швидше, ніж вал двигуна.
Як застосувати рівняння коефіцієнта передач до складних систем
Багато редукторних систем включають одне або кілька холостих коліс, які часто знаходяться там, щоб забезпечити обертання ведучого колеса та керованого колеса в одному напрямку або зміни площини обертання. Ви можете застосувати формулу передавального числа до кожної пари коліс в системі передач послідовно, щоб отримати остаточне передавальне число для системи, але це не потрібно робити. Якщо ви це зробите, то виявите, що добуток усіх передавальних відношень збігається із співвідношенням між ведучим колесом та веденим колесом.
Іншими словами, водійське колесо та ведене колесо - це єдине, що має значення. Незалежно від того, скільки холостих ходів в системі, кінцеве передавальне число - це співвідношення між водійським та веденим колесом. Це справедливо для всіх типів передач, включаючи циліндричні, конічні та черв'ячні.
Використання коефіцієнта передач для обчислення швидкості
Якщо ви знаєте швидкість обертання ведучого колеса, яка зазвичай вимірюється в обертах на хвилину (об / хв), передавальне число повідомляє вам швидкість веденого колеса. Наприклад, розглянемо систему із передавальним відношенням 3: 1, що означає, що водійське колесо обертається втричі швидше, ніж ведене колесо. Якщо швидкість ведучого колеса 300 об / хв, швидкість веденого колеса 100 об / хв.
Загалом, можна розрахувати швидкість обертання, використовуючи таке рівняння передавального числа:
S1 • Т1 = S2 • Т2, де
S1 - швидкість ведучого колеса і Т1 - кількість зубів на цьому колесі.
S2 і Т2 - це швидкість і кількість зубів веденого колеса.
Якщо ви розробляєте редукторну систему, вам стане в нагоді таблиця коефіцієнтів передач. Ви можете знайти частоту обертання двигуна в технічних характеристиках і використати діаграму для проектування системи передач, яка забезпечить будь-яку швидкість обертання ведучого колеса, яке вам потрібно.