Cum funcționează Rapoartele

  • Jacob Hoover
  • 0
  • 2503
  • 645

Vedeți angrenaje în aproape tot ceea ce are părți învârtite. De exemplu, motoarele și transmisiile auto conțin o mulțime de viteze. Dacă deschideți vreodată un VCR și priviți în interior, veți vedea că este plin de viteze. Ceasurile de vânt, bunic și pendul conțin o mulțime de angrenaje, mai ales dacă au clopote sau clopot. Probabil aveți un contor de putere pe partea casei dvs. și, dacă are un capac de vizibilitate, puteți vedea că acesta conține 10 sau 15 angrenaje. Angrenajele sunt peste tot unde există motoare și motoare care produc mișcare de rotație. În această ediție de Cum funcționează lucrurile, veți afla despre angrenaje, raporturi de viteze și trenuri de viteze, astfel încât să înțelegeți ce fac toate diferitele angrenaje pe care le vedeți.

Angrenajele sunt utilizate în general din unul dintre cele patru motive diferite:

  1. Pentru a inversa direcția de rotație
  2. Pentru a crește sau a micșora viteza de rotație
  3. Pentru a muta mișcarea de rotație pe o axa diferită
  4. Pentru a menține sincronizarea rotației a două axe

Puteți vedea efectele 1, 2 și 3 în figura de mai sus. În această figură, puteți vedea că cele două angrenaje se rotesc în direcții opuse, că angrenajul mai mic se învârte de două ori mai rapid decât treapta mai mare și că axa de rotație a angrenajului mai mic este în dreapta axei de rotație pentru angrenajul mai mare. Faptul că un angrenaj se învârte de două ori mai repede decât celălalt rezultă din raport între angrenaje sau raport de transmisie (Consultați graficul raportului de viteze pentru mai multe informații). În această figură, diametrul angrenajului din stânga este de două ori mai mare decât al angrenajului din dreapta. Prin urmare, raportul de viteză este de 2: 1 (pronunțat „doi la unu”). Dacă urmăriți cifra, puteți vedea raportul: de fiecare dată când angrenajul mai mare se întoarce o dată, angrenajul mai mic se învârte de două ori. Puteți vedea că dacă ambele angrenaje ar avea același diametru, acestea s-ar roti cu aceeași viteză, dar în direcții opuse.

Înțelegerea conceptului raportului de viteză este ușor dacă înțelegeți conceptul de circumferinţă a unui cerc. Rețineți că circumferința unui cerc este egală cu diametrul cercului înmulțit cu Pi (Pi este egal cu 3.14159…). Prin urmare, dacă aveți un cerc sau un angrenaj cu un diametru de un inch, circumferința acelui cerc va fi de 3.14159 inci. Următoarea figură arată cum circumferința unui cerc cu un diametru de 1,27 inci este egală cu o distanță liniară de 4 inci: Să zicem că ai avut un alt cerc al cărui diametru era de 1,27 inci / 2 = 0,635 inci și l-ai rulat în la fel ca în această figură. Ați vedea că, deoarece diametrul său este o jumătate din cercul din figură, trebuie să completeze două rotații complete pentru a acoperi aceeași linie de 4 inci. Așa se explică de ce două trepte de viteză, o jumătate mai mari decât cealaltă, au un raport de viteză de 2: 1. Angrenajul mai mic trebuie să se rotească de două ori pentru a acoperi aceeași distanță parcursă atunci când roata mai mare se învârte o dată.

Majoritatea angrenajelor pe care le vedeți în viața reală au dinți. Dintii au trei avantaje:

  1. Acestea împiedică alunecarea între angrenaje - de aceea axele conectate de angrenaje sunt întotdeauna sincronizate exact unul cu celălalt.
  2. Acestea fac posibilă determinarea raporturilor exacte ale angrenajului - numărați doar numărul de dinți din cele două angrenaje și împărțiți. Deci, dacă un angrenaj are 60 de dinți, iar altul are 20, raportul de viteză atunci când aceste două angrenaje sunt conectate între ele este de 3: 1.
  3. Acestea fac astfel încât imperfecțiunile ușoare în diametrul real și circumferința a două angrenaje să nu conteze. Raportul de angrenare este controlat de numărul de dinți, chiar dacă diametrele sunt puțin oprite.

Pentru a crea raporturi de viteză mari, angrenajele sunt adesea conectate între ele trenuri cu angrenaje, după cum se arată aici:


Angrenajul din dreapta (violet) din tren este realizat de fapt în două părți, după cum se arată. Un angrenaj mic și un angrenaj mai mare sunt conectate între ele, una deasupra celeilalte. Trenurile cu angrenaje sunt adesea formate din mai multe angrenaje în tren, așa cum se arată în următoarele două cifre:


În cazul de mai sus, roata roșie se transformă cu o viteză de două ori mai mare decât cea a uneltelor albastre. Angrenajul verde se transformă de două ori mai mult decât viteza roșie. Angrenajul roșu se transformă cu două ori mai mare decât cel verde. Trenul de viteze prezentat mai jos are un raport de viteză mai mare:


În acest tren, angrenajele mai mici au o cincime din dimensiunea angrenajelor mai mari. Asta înseamnă că, dacă conectați angrenajul violet la un motor care se învârte la 100 rpm (rotații minute minime), angrenajul verde se va transforma cu o viteză de 500 rpm și roata roșie se va transforma cu o rată de 2.500 rpm. În același mod, puteți atașa un motor de 2.500 rpm la roata roșie pentru a obține 100 rpm pe roata roșie. Dacă puteți vedea în contorul dvs. de putere și este de stil mai vechi cu cinci cadranuri mecanice, veți vedea că cele cinci cadrane sunt conectate între ele printr-un tren de viteză ca acesta, angrenajele având un raport de 10: 1. Deoarece apelurile sunt conectate direct unele cu altele, acestea se învârt în direcții opuse (veți vedea că numerele sunt inversate pe cadranele unul lângă altul). Pentru mai multe informații despre raporturile de viteze, vizitați graficul nostru de viteze.

Există multe alte modalități de a folosi angrenajele. De exemplu, puteți utiliza angrenaje conice pentru a îndoi axa de rotație într-un tren de viteze cu 90 de grade. Cel mai obișnuit loc pentru a găsi angrenaje conice ca acesta este în diferențialul unei mașini cu tracțiune din spate. Un diferențial îndoaie rotirea motorului cu 90 de grade pentru a conduce roțile din spate:


Un alt tren specializat este numit a trenul de angrenaje planetare. Angrenajele planetare rezolvă următoarea problemă. Să spunem că doriți un raport de viteză de 6: 1. O modalitate de a crea acest raport este cu următorul tren cu trei trepte:


În acest tren, angrenajul roșu are de trei ori diametrul angrenajului galben, iar roata albastră are de două ori diametrul angrenajului roșu (oferind un raport 6: 1). Cu toate acestea, imaginați-vă că doriți ca axa angrenajului de ieșire să fie aceeași cu cea a angrenajului de intrare. Un loc obișnuit să ai nevoie de această capacitate cu aceeași axă se află într-o șurubelniță electrică. În acest caz, puteți utiliza un sistem planetar de viteze, așa cum se arată aici:


În acest sistem de angrenaje, angrenajul galben angrenează simultan toate cele trei trepte de roșu. Toți trei sunt atașați de o placă și se angajează interior a angrenajului albastru în loc de exterior. Deoarece există trei viteze roșii în loc de una, acest tren de viteze este extrem de accidentat. Arborele de ieșire este preluat de pe placă, iar angrenajul albastru este fixat. Pe pagina șurubelniței electrice puteți vedea o imagine a unui sistem de angrenaje planetare în două etape.

În cele din urmă, imaginați-vă următoarea situație: aveți două viteze roșii pe care doriți să le păstrați sincronizate, dar acestea sunt la o oarecare distanță. Puteți așeza o mare viteză între ele dacă doriți ca acestea să aibă aceleași direcții de rotație:


Sau puteți utiliza două angrenaje de dimensiuni egale dacă doriți ca acestea să aibă direcția de rotație opusă:


Cu toate acestea, în ambele cazuri, angrenajele suplimentare sunt probabil să fie grele și trebuie să creeți axe pentru ele. În aceste cazuri, soluția comună este utilizarea fie a lanţ sau a curea dințată, după cum se arată aici:


Avantajele lanțurilor și centurilor sunt greutatea ușoară, capacitatea de a separa cele două angrenaje la o anumită distanță și capacitatea de a conecta multe angrenaje împreună pe aceeași lanț sau centură. De exemplu, într-un motor pentru mașină, aceeași centură dințată poate angaja arborele cotit, doi arbori cu came și alternatorul. Dacă ar trebui să folosiți angrenaje în locul centurii, ar fi mult mai greu! Pentru mai multe informații despre raporturile de viteză, vizitați graficul nostru de viteze.




Nimeni nu a comentat acest articol încă.

Cele mai interesante articole despre secrete și descoperiri. O mulțime de informații utile despre tot
Articole despre știință, spațiu, tehnologie, sănătate, mediu, cultură și istorie. Explicați mii de subiecte pentru a ști cum funcționează totul