Bestämning av utväxlingsförhållandet för växlar

Inom maskinteknik, den utväxlingsförhållande för förhållandet mellan rotationshastigheterna för två eller flera ingripande kugghjul. När det gäller två växlar kan vi följa denna tumregel: om drivväxeln (som får sin kraft från en motor) är större än den drivna växeln kommer den senare att snurra snabbare, och vice versa. Vi kan uttrycka detta koncept med formeln Utväxling = T2/T1, där T1 är antalet tänder på första växeln och T2 är antalet tänder på andra växeln.

Steg

Metod 1 av 2: Hitta förhållandet för en växelreducerare

Två växlar

Bild med titeln Bestäm utväxlingsförhållande Steg 1
1. Börja med ett redskapspar. För att beräkna ett utväxlingsförhållande måste du ha minst två växlar kopplade till varandra - detta kallas en "växelminskning" (`kugghjulståg` på engelska). Det första växeln är vanligtvis ett drivhjul som är fäst vid motoraxeln, och det andra är det drivna växeln, som är fäst vid lastaxeln (axeln av det du vill snurra). Det kan också finnas ett antal växlar mellan dessa två för att överföra kraft från drivväxeln till den drivna växeln. Dessa växlar kallas "mellanväxlar".
  • Låt oss först titta på en växellåda med bara två växlar (ett så kallat `växelmoment`). För att hitta utväxlingsförhållandet måste kugghjulen vara anslutna - det vill säga att tänderna måste gå i ingrepp och en växel måste driva den andra. Anta till exempel att du har en liten drivväxel (växel 1) som kör en större växel (växel 2).
Bild med titeln Bestäm utväxlingsförhållande Steg 2
2. Räkna antalet tänder på drivhjulet. Ett enkelt sätt att hitta utväxlingsförhållandet för två sammankopplade växlar är att jämföra antalet tänder (de små utsprången på kanten av hjulet) på båda växlarna. Bestäm först hur många tänder drivhjulet har. Du kan göra detta genom att räkna själv, eller, i vissa fall, genom att leta efter denna information på själva redskapet.
  • I det här exemplet, låt oss säga att den mindre drivväxeln 20 tänder har.
  • Bild med titeln Bestäm utväxlingsförhållande Steg 3
    3. Räkna antalet tänder på den drivna växeln. Bestäm nu antalet tänder på det drivna kugghjulet på samma sätt som för drivhjulet.
  • I vårt exempel, den drivna växeln 30 tänder.
  • Bild med titeln Bestäm utväxlingsförhållande Steg 4
    4. Dela ett antal tänder med det andra. Nu när du vet antalet tänder på varje kugg kan du hitta utväxlingen ganska enkelt. Dividera antalet tänder på det drivna drevet med antalet tänder på det drivna drevet. Beroende på vilken uppgift du fått kan du skriva ditt svar som en decimal, som en bråkdel eller som ett förhållande (d.w.z. x: y).
  • I vårt exempel, att dividera de 30 kuggarna på drivväxeln med 20 kuggar på drivväxeln ger ett förhållande på 30/20 = 1,5. Vi kan också skriva detta som 3/2 eller 1,5 : 1.
  • Detta förhållande innebär att den mindre växeln måste svänga en och en halv gång för att den större växeln ska göra ett helt varv. Detta är vettigt - den drivna växeln är större, så den kommer att rotera långsammare.
  • Mer än två växlar

      Bild med titeln Bestäm utväxlingsförhållande Steg 5
      1. Börja med en transmission med mer än två kedjehjul. En växellåda behöver inte nödvändigtvis bestå av bara en drivväxel och en driven växel – det kan också vara en lång serie växlar. I detta fall förblir den första växeln drivväxeln, och den sista växeln förblir den drivna växeln. Kugghjulen mellan dem kallas "mellanväxlar" eller "tomgångsväxlar` på engelska. Mellanväxlar används ofta för att ändra rotationsriktning, eller för att koppla ihop två växlar som inte kan kopplas direkt.
    1. Anta till exempel att kugghjulsparet från ovan nu drivs av en liten växel med sju tänder. 30-tands kedjehjulet förblir det drivna drevet och 20-tands kedjehjulet – som tidigare var drivhjulet – blir en mellanväxel.
    2. Bild med titeln Bestäm utväxlingsförhållande Steg 6
      2. Dela antalet tänder på de drivande och drivna växlarna. Det viktigaste att komma ihåg med transmissioner med fler än två kedjehjul är det endast drivväxeln och den drivna växeln (vanligtvis den första och sista) spelar roll. Med andra ord; tomgångsväxlarna har inget som helst inflytande på förhållandet mellan transmissionen som helhet. Så när du väl har hittat din drivenhet och drivna växlar kan du bestämma utväxlingen som du gjorde tidigare.
    3. I vårt exempel kan vi hitta förhållandet genom att dividera de 30 kuggarna på det drivna kugghjulet med de 7 kuggarna på det nya drivhjulet. 30/7 4.3 (eller 4,3 : 1 osv.). Det betyder att drivväxeln måste svänga cirka 4,3 gånger för att få den mycket större växeln att svänga en gång.
    4. Bild med titeln Bestäm utväxlingsförhållande Steg 7
      3. Ta reda på, om du vill, utväxlingarna mellan tomgångsväxlarna. Du kan också bestämma utväxlingsförhållandet för mellanhjulen, och ibland kan detta vara till hjälp. Börja i sådana fall vid drivväxeln och arbeta mot den drivna växeln. Betrakta alltid det föregående drevet som drivhjulet för nästa drev. För att beräkna utväxlingarna mellan tomgångsväxlarna, dividera antalet kuggar på den "drivna" växeln med antalet kuggar på den "drivna" växeln för varje par anslutna växlar.
    5. I vårt exempel är de mellanliggande förhållandena 20/7 = 2.9 och 30/20 = 1,5. Observera att inget av dessa utväxlingsförhållanden är lika med förhållandet för hela växeln, 4,3.
    6. Observera dock också att (20/7) × (30/20) = 4,3. I generella termer: multiplicering av de mellanliggande förhållandena för en växelreducerare resulterar i förhållandet mellan växeln som helhet.

    Metod 2 av 2: Beräkna rotationshastighet

    Bild med titeln Bestäm utväxlingsförhållande Steg 8
    1. Hitta rotationshastigheten för din drivväxel. Utväxlingsförhållanden gör det enkelt att ta reda på hur snabbt en driven växel svänger, givet drivväxelns `ingångshastighet`. För att börja, hitta rotationshastigheten för din drivväxel. I de flesta växelberäkningar anges det i varv per minut (rpm) eller varv per minut (rpm), men andra enheter är precis så bra som möjligt.
    • Till exempel, i vårt exempel ovan, med ett sjutands drivhjul och ett 30-tandsdrivet kedjehjul, snurrar drivhjulet med 130 rpm. Med denna information hittar vi hastigheten på den drivna växeln i följande steg.
    Bild med titeln Bestäm utväxlingsförhållande Steg 9
    2. Ange din information i formeln S1 × T1 = S2 × T2. I denna formel står S1 för den drivande växelns rotationshastighet, T1 för antalet tänder i den drivande växeln, och S2 och T2 för hastigheten respektive antalet tänder på den drivna växeln. Fyll i variablerna tills du bara har en okänd.
  • I den här typen av problem måste du ofta hitta en lösning för S2, även om det är lika möjligt att lösa för en av de andra variablerna. Om vi ​​fyller i informationen från vårt exempel får vi detta:
  • 130 rpm × 7 = S2 × 30
  • Bild med titeln Bestäm utväxlingsförhållande Steg 10
    3. Lösa. Att hitta den okända variabeln är nu en fråga om grundläggande algebra. Förenkla resten av ekvationen och isolera variabeln på ena sidan av tecknet är så har du ditt svar. Glöm inte att skriva ner rätt enheter – du kan tappa poäng på skoluppgifter med detta.
  • I vårt exempel kan vi lösa ekvationen så här:
  • 130 rpm × 7 = S2 × 30
  • 910 = S2 × 30
  • 910/30 = S2
  • 30.33 rpm = S2
  • Med andra ord, om drivhjulet roterar med 130 rpm kommer det drivna drevet att rotera med 30,33 rpm. Detta är vettigt - eftersom den drivna växeln är mycket större, kommer den också att rotera mycket långsammare.
  • Tips

    • Kraften hos motorn som krävs för att driva lasten justeras upp eller ner av utväxlingsförhållandet. Motorn måste konstrueras för att generera rätt effekt för belastningen, efter att ha tagit hänsyn till utväxlingsförhållandet. Ett uppväxlat system (där belastningsvarvtalet är större än motorvarvtalet) kräver en motor som levererar optimal kraft vid lägre varvtal.
    • Ta en tur för att se principerna för utväxlingsförhållanden i aktion! Du kommer att upptäcka att det är lättast att ta sig uppför backar om du har en liten kugge fram och en stor kugge bak. Och även om det tar mindre ansträngning att vrida en mindre kugg med kraften i dina pedaler, måste du också trampa mycket snabbare jämfört med den växel du skulle använda på platta områden, och så kommer du att gå långsamt framåt.
    • Ett nedväxlingssystem (där belastningsvarvtalet är mindre än motorvarvtalet) kräver en motor som levererar optimal kraft vid lägre varvtal.

    Оцените, пожалуйста статью