Як розрахувати передаточне відношення зубчастої передачі

У машинобудуванні передавальне відношення є показником відношення частоти обертання двох або більше зчеплених шестерень. Як правило, коли ми маємо справу з двома шестернями, і провідна шестерня (яка отримує повертаючу силу безпосередньо від двигуна) більше веденої шестерні, то остання обертається швидше (і навпаки). Формула для обчислення: передавальне відношення = T2/ T1, де T1 — кількість зубів першої шестерні, Т2 — кількість зубів другої шестерні.[1]

Метод1 З 2:
Передавальне відношення зубчастої передачі

Дві шестерні

  1. Для того щоб визначити передавальне відношення, у вас повинно бути принаймні дві шестерні, зчеплених один з одним; таке зчеплення називається зубчастої передачею.як правило, перша шестерня є провідною шестернею (кріпиться до валу двигуна), а друга — веденою шестернею (кріпиться до валу навантаження). Між провідною і веденою шестернями може бути як завгодно багато шестерень. Вони називаються проміжними.
    • Зараз розглянемо зубчасту передачу з двома шестернями. Для визначення передавального відношення ці шестерні повинні бути зчеплені один з одним (тобто їх зуби зчеплені і одна шестерня повертає іншу). Наприклад, дана невелика Ведуча шестерня (шестерня 1) і велика ведена шестерня (шестерня 2).
  2. Порахуйте кількість зубів на провідній шестерні.найпростіший спосіб знайти передавальне відношення між двома шестернями-порівняти кількість зубів на кожній з них. Почніть з визначення кількості зубів на провідній шестерні. Ви можете зробити це вручну або подивитися на маркування шестерні.
    • У нашому прикладі припустимо, що менша (провідна) шестерня має 20 зубів.
  3. Порахуйте кількість зубів на веденої шестерні.
    • У нашому прикладі припустимо, що велика (ведена) шестерня має 30 зубів.
  4. Розділіть кількість зубів веденої шестерні на кількість зубів провідної шестерні, щоб обчислити передавальне відношення.залежно від умов завдання ви можете записати відповідь у вигляді десяткового дробу, звичайного дробу або у вигляді відношення (х:у).
    • У нашому прикладі: 30/20 = 1,5. Ви також можете записати відповідь у вигляді 3/2 або 1,5:1.
    • Таке передавальне відношення означає, що менша Ведуча шестерня повинна зробити півтора обороту, щоб велика ведена шестерня зробила один оборот. Це має сенс, так як ведена шестерня більше, а значить обертається повільніше.[2]

Більше двох шестерень

  1. Зубчаста передача може включати як завгодно велику кількість шестерень.у цьому випадку перша шестерня є провідною шестернею (кріпиться до валу двигуна), а остання — веденою шестернею (кріпиться до валу навантаження). Між провідною і веденою шестернями може бути кілька проміжних шестерень; вони використовуються для зміни напрямку обертання або для зчеплення двох шестерень (коли зчеплення безпосередньо неможливо).[3]
    • Розглянемо приклад, наведений вище, але тепер провідною шестернею стане шестерня з 7 зубами, а шестерня з 20 зубами перетвориться в проміжну шестерню (ведена шестерня з 30 зубами залишається тією ж).
  2. Розділіть кількість зубів веденої шестерні на кількість зубів ведучої шестерні.Пам'ятайте, що при визначенні передавального відношення зубчастої передачі з декількома шестернями важливо знати тільки кількість зубів веденої шестерні і кількість зубів провідної шестерні, тобто проміжні шестерні на Значення передавального відношення не впливають.
    • У нашому прикладі: 30/7 = 4,3. Це означає, що провідна шестерня повинна зробити 4,3 обороту, щоб ведена (велика) шестерня зробила один оборот.
  3. Якщо необхідно, знайдіть передавальні відносини для проміжних шестерень.для цього почніть з провідної шестерні і рухайтеся в напрямку веденої шестерні. При кожному новому обчисленні передавального відношення для проміжних шестерень розглядайте попередню шестерню в якості ведучої (і ділите кількість зубів веденої шестерні на кількість зубів провідної шестерні).
    • У нашому прикладі передавальні відносини для проміжної шестерні: 20/7 = 2,9 і 30/20 = 1,5. Зауважте, що передавальні відносини для проміжної шестерні відрізняються від передавального відношення всієї зубчастої передачі (4,3).
    • Також зауважте, що (20/7) × (30/20) = 4,3. Тобто для обчислення передавального відношення всієї зубчастої передачі необхідно перемножити значення передавальних відносин для проміжних шестерень.

Метод2 З 2:
Обчислення частоти обертання

  1. Визначте частоту обертання провідної шестерні.використовуючи передавальне відношення і частоту обертання провідної шестерні, можна запросто обчислити частоту обертання веденої шестерні. Як правило, частота обертання вимірюється в оборотах в хвилину (rpm).
    • Розглянемо приклад зубчастої передачі, описаної вище (з трьома шестернями). Тут частота обертання провідної шестерні дорівнює 130 оборотам в хвилину. Обчислимо частоту обертання веденої шестерні.
  2. Підставте відповідні значення в формулу: S1 X T1 = S2 X T2, де S1, Т1 — частота обертання і кількість зубів провідної шестерні; S2, Т2 — частота обертання і кількість зубів веденої шестерні.
    • У нашому прикладі потрібно знайти S2, але за цією формулою ви можете знайти будь-яку змінну.
    • 130 rpm × 7 = S2 × 30
  3. Тепер просто відокремте невідому змінну на одній стороні рівняння, щоб отримати відповідь.не забудьте приписати до нього відповідну одиницю виміру.
    • У нашому прикладі:
    • 130 rpm × 7 = S2 × 30
    • 910 = S2 × 30
    • 910/30 = S2
    • 30,33 rpm = S2
    • Іншими словами, якщо провідна шестерня обертається зі швидкістю 130 оборотів в хвилину, ведена шестерня буде обертатися зі швидкістю 30,33 оборотів в хвилину. Це має сенс, так як ведена шестерня значно більше, а значить обертається набагато повільніше.

Поради

  • Для того, щоб зрозуміти принцип передавального відношення в дії, покатайтеся на велосипеді! Зверніть увагу, що найпростіше їхати в гору, коли у вас невелика шестерня спереду, а велика ззаду. Хоча педалями легше крутити меншу шестерню, знадобиться безліч обертань, щоб змусити заднє колесо обертатися, тобто швидкість велосипеда буде нижче.
  • Потужність, необхідна для руху навантаження, може збільшуватися або зменшуватися (щодо потужності двигуна) за допомогою зубчастої передачі. При проектуванні двигуна необхідно враховувати передавальне відношення, щоб потужність двигуна відповідала характеру майбутньої навантаження. Підвищує система (в якій обороти вала навантаження вище, ніж обороти двигуна) вимагає мотора, що виробляє оптимальну потужність при менших швидкостях обертання ведучого вала.
  • З іншого боку, понижуюча система (в якій обороти вала навантаження нижче, ніж обороти двигуна) вимагає мотора, що виробляє оптимальну потужність при великих швидкостях обертання ведучого вала.

Ще почитати: