W inżynierii mechanicznej przełożenie jest bezpośrednim pomiarem prędkości obrotowej dwóch lub więcej biegów, które są zaangażowane w sposób konkurencyjny. Zgodnie z ogólną zasadą, gdy mamy do czynienia z dwoma biegami, jeśli koło zębate napędowe (przekładnia, która otrzymuje siłę obrotową bezpośrednio z silnika, silnika itp.) jest większe niż koło napędzane, napędzane koło zębate będzie się obracać szybciej i na odwrót. Możemy zapisać tę podstawową koncepcję we wzorze Przełożenie = T2/T1, T1 to liczba zębów na pierwszym kole, a T2 to liczba zębów na drugim kole.
Krok
Metoda 1 z 2: Obliczanie przełożenia w obwodzie przekładni
Dwa biegi
Krok 1. Zacznij od zestawu dwubiegowego
Aby określić przełożenie, musisz mieć co najmniej dwa sprzężone biegi. Te dwa blokujące się koła zębate nazywane są „zestawami kół zębatych”. Ogólnie rzecz biorąc, pierwsze koło zębate to „napędowe koło zębate” zamontowane na wale silnika, a drugie koło zębate to „napędzane koło zębate” zamontowane na wale nośnym. Pomiędzy nimi może być również obecna pewna liczba kół zębatych, aby przenosić moc z koła napędowego na napędzane koło zębate. Te koła zębate są nazywane „przekładniami bez obciążenia”.
Teraz spójrzmy na zestaw zębatek, który ma tylko dwa biegi. Aby obliczyć przełożenie, te dwa biegi muszą ze sobą współdziałać. Innymi słowy, zęby muszą się zazębiać i jeden musi się obracać. Załóżmy na przykład, że masz małe koło zębate (koło 1), które obraca większe koło zębate (koło 2)
Krok 2. Policz liczbę zębów na kole napędowym
Jednym ze sposobów obliczenia przełożenia między dwoma zazębiającymi się kołami zębatymi jest porównanie liczby zębów (małych, podobnych do zębów wybrzuszeń na krawędzi koła), które mają. Zacznij od policzenia, ile zębów znajduje się w kole napędowym. Możesz to zrobić, obliczając ręcznie lub czasami patrząc na informacje wydrukowane na kole napędowym.
Załóżmy na przykład, że mniejsze koło zębate w systemie ma 20 zębów.
Krok 3. Policz liczbę zębów na napędzanym kole zębatym
Następnie policz, ile zębów jest w napędzanym kole zębatym, tak jak poprzednio w przypadku koła napędowego.
Załóżmy na przykład, że napędzane koło zębate ma: 30 zębów.
Krok 4. Podziel liczbę zębów przez siebie
Teraz, gdy wiesz, ile zębów znajduje się na każdym biegu, możesz dość łatwo obliczyć przełożenia. Podziel zęby na napędzanym kole zębatym przez zęby na kole napędowym. Możesz napisać odpowiedź w postaci dziesiętnej, ułamkowej lub proporcjonalnej (np. x: y) w zależności od zadania.
- W powyższym przykładzie podzielenie 30 zębów w kole napędzanym przez 20 zębów w kole napędowym daje 30/20 = 1, 5. Możemy też napisać to w 3/2 lub 1, 5: 1.
- Znaczenie tego przełożenia jest takie, że mniejsze koło napędowe musi obrócić się półtora raza, aby większe koło zębate mogło wykonać jeden pełny obrót. Ponieważ napędzane koło zębate jest większe, napędzane koło zębate będzie się obracać wolniej.
Więcej niż dwa biegi
Krok 1. Zacznij od zestawu przekładni, który ma więcej niż dwa biegi
Jak sama nazwa wskazuje, „zestaw kół zębatych” może składać się z długiej serii kół zębatych, a nie tylko jednego koła napędowego i jednego napędzanego koła zębatego. W tym przypadku pierwszy bieg pozostaje kołem napędowym, ostatni bieg pozostaje kołem napędzanym, a środkowy bieg staje się „biegiem bez obciążenia”. Te nieobciążone koła zębate są często używane do zmiany kierunku obrotu lub łączenia dwóch biegów, gdy bezpośrednia regulacja biegów sprawiłaby, że byłyby ciężkie lub niedostępne.
Załóżmy na przykład, że opisany powyżej dwubiegowy obwód jest teraz napędzany przez koło zębate z siedmioma małymi zębami. W tym przypadku koło zębate z 30 zębami stałymi stało się kołem napędzanym, a koło zębate z 20 zębami (które wcześniej było napędem) jest teraz kołem nieobciążonym
Krok 2. Podziel liczbę zębów koła napędowego i napędzanego koła zębatego
Ważną rzeczą, o której należy pamiętać, mając do czynienia z zestawami kół zębatych, które mają więcej niż dwa biegi, jest to, że ważne jest tylko koło napędowe i napędzane (zwykle pierwszy i ostatni bieg). Innymi słowy, biegi bez obciążenia w ogóle nie wpływają na przełożenie całego zestawu. Po zidentyfikowaniu koła napędowego i napędzanego koła zębatego można obliczyć przełożenia tak samo jak poprzednio.
W powyższym przykładzie obliczymy przełożenie, dzieląc trzydzieści zębów napędzanego koła zębatego przez siedem zębów nowego koła napędowego. 30/7 = ok. 4, 3 (lub 4, 3: 1). Oznacza to, że koło zębate napędowe musi obrócić się około 4,3 razy, aby znacznie większe koło zębate napędzane mogło się obrócić jeden raz.
Krok 3. W razie potrzeby oblicz przełożenie dla środkowego koła zębatego
Możesz obliczyć przełożenia, które obejmują również nieobciążone biegi i możesz to zrobić w niektórych sytuacjach. W takim przypadku zacznij od koła zębatego napędowego i idź w górę do koła zębatego ładunku. Traktuj poprzedni bieg jak koło napędowe aż do następnego biegu. Aby obliczyć przełożenie środkowego koła, należy podzielić liczbę zębów na każdym „napędzanym” kole przez liczbę zębów na kole „napędowym” dla każdego zestawu kół zębatych blokujących.
- W powyższym przykładzie centralne przełożenie wynosi 20/7 = 2, 9 i 30/20 = 1, 5. Należy zauważyć, że te przełożenia nie są tożsame z przełożeniem dla całego zestawu, które wynosi 4,3.
- Jednakże, należy również zauważyć, że (20/7) × (30/20) = 4, 3. Ogólnie należy pomnożyć przełożenia środkowych kół zębatych tak, aby były równe przełożeniom wszystkich kół.
Metoda 2 z 2: Wykonywanie obliczeń współczynnika/prędkości
Krok 1. Oblicz prędkość obrotową przekładni napędowej
Korzystając z koncepcji przełożeń, łatwo jest określić, jak szybko obraca się napędzane koło zębate w oparciu o „wejściową” prędkość koła napędowego. Na początek oblicz prędkość obrotową koła napędowego. W wielu obliczeniach biegów skutkuje to liczbą obrotów na minutę (rpm), chociaż można również użyć innych jednostek prędkości.
Na przykład załóżmy, że w powyższym przykładzie obwodu zębatego z kołem napędowym mającym siedem zębów i kołem napędzanym mającym 30 zębów, koło zębate napędowe obraca się z prędkością 130 obr./min. Dzięki tym informacjom obliczymy prędkość napędzanego koła zębatego w kolejnych krokach
Krok 2. Wstaw te informacje do wzoru S1 × T1 = S2 × T2
W tym wzorze S1 odnosi się do prędkości obrotowej koła napędowego, T1 odnosi się do zębów koła napędowego, a S2 i T2 odnosi się do prędkości i zębów napędzanego koła zębatego. Wypełnij te zmienne, aż pozostanie tylko jedna zmienna.
- Często w pytaniach takich jak to znajdziesz wielkość S2, chociaż możliwe jest znalezienie innych zmiennych. W powyższym przykładzie wpisując posiadane przez nas informacje, otrzymamy:
- 130 obr/min × 7 = S2 × 30
Krok 3. Zakończ
Obliczenie pozostałych zmiennych to tylko podstawowy problem matematyczny. Uprość pozostałe równania i wyizoluj zmienną po jednej stronie znaku równania, a otrzymasz odpowiedź. Nie zapomnij zapisać go we właściwych jednostkach. Z tego powodu możesz stracić wartość z pracy domowej.
- W powyższym przykładzie możemy to rozwiązać poprzez:
- 130 obr/min × 7 = S2 × 30
- 910 = S2 × 30
- 910/30 = S2
- 30, 33 obr/min = S2
- Innymi słowy, jeśli napędowe koło zębate obraca się z prędkością 130 obr./min, napędzane koło zębate będzie się obracać z prędkością 30,33 obr./min. Ponieważ napędzane koło zębate jest znacznie większe, napędzane koło zębate będzie się obracać znacznie wolniej.
Porady
- Aby zobaczyć, jak działa zasada przełożenia, spróbuj jeździć na rowerze. Pamiętaj, że najłatwiej się wspinać, gdy masz mały sprzęt z przodu i duży z tyłu. Łatwiej jest obracać mniejszy bieg siłą pedałów, ale tylne koło wymaga dużo obrotów w porównaniu z ustawieniem przełożenia, którego używasz na płaskich powierzchniach. To sprawia, że poruszasz się wolniej.
- System o obniżonej jakości (gdy prędkość obrotowa obciążenia jest mniejsza niż prędkość obrotowa silnika) będzie wymagał silnika, który zapewnia optymalną moc przy wyższych prędkościach obrotowych.
- Moc potrzebna do napędzania ładunku jest podnoszona lub obniżana z silnika poprzez przełożenia przekładni. Ten silnik musi zostać zmieniony, aby zapewnić moc wymaganą przez obciążenie po obliczeniu przełożenia. Podniesiony system (gdy obroty obciążenia są większe niż obroty silnika) będzie wymagał silnika, który zapewnia optymalną moc przy niższych prędkościach obrotowych.
