Kuidas käik töötab
Hammasrattaid kasutatakse paljudes mehaanilistes seadmetes. Nad täidavad mitmeid olulisi töid, kuid mis kõige tähtsam, tagavad nad mootoriga seadmete käigu vähendamise. See on võtmetähtsusega, sest tavaliselt võivad väga kiiresti pöörlevad väikesed mootorid anda seadmele piisavalt võimsust, kuid mitte piisavalt pöördemomenti. Näiteks elektrilise kruvikeeraja käigukast on väga suur, kuna kruvi keeramiseks on vaja palju pöördemomenti, kuid mootor toodab suurel kiirusel väga vähe pöördemomenti. Käigu vähendamisega saab väljundkiirust vähendada ja pöördemomenti suurendada.
Teine asi, mida käik teeb, on pöörlemissuuna reguleerimine. Näiteks auto tagarataste vahelises diferentsiaalis kantakse jõud üle mööda auto keskosa kulgevat võlli ning diferentsiaal peab ratastele kandmiseks võimsust 90 kraadi pöörama.
Erinevat tüüpi käikudega on palju keerukust. Selles artiklis õpime täpselt, kuidas hammasrataste hambad töötavad, ja käsitleme erinevaid hammasrataste tüüpe, mida leiate erinevatest mehaanilistest vidinatest.
Mis tahes käigul määratakse suhe käigu keskpunkti ja kokkupuutepunkti vahelise kaugusega. Näiteks kahe käiguga seadmes, kui üks on teise läbimõõt kaks korda suurem, on suhe 2:1.
Üks primitiivsemaid hammasrataste tüüpe, mida me näeme, on ratas, millel on puidust nael.
Nende hammasrataste probleem seisneb selles, et nende pöörlemisel muutub kaugus iga käigu keskpunktist kokkupuutepunktini. See tähendab, et ülekandearv muutub käikude pöörlemisel, mis tähendab, et muutub ka väljundkiirus. Kui kasutate autos selliseid käike, on võimatu hoida ühtlast kiirust --, suurendate ja vähendate pidevalt kiirust.
Paljud kaasaegsed hammasrattad kasutavad spetsiaalseid hambakujusid, mida nimetatakse involuutideks. Profiilil on väga oluline omadus säilitada kahe käigu vahel konstantne kiiruse suhe. Nii nagu ülaltoodud naelaratas, liigub kontaktpunkt; Kuid eeruhammaste kuju kompenseerib seda liikumist. Lisateabe saamiseks vaadake seda jaotist.
Vaatame nüüd mõnda erinevat tüüpi käiku.
Kannhammasrattad on kõige levinumad käigukastid. Neil on sirged hambad ja need on paigaldatud paralleelsetele telgedele. Mõnikord kasutatakse väga suure käigu vähendamiseks samaaegselt paljusid hammasülekannet.
Spurhammasrattaid kasutatakse paljudes kõikjal HowStuffWorksis leiduvates seadmetes, nagu elektrilised kruvikeerajad, tantsivad koletised, kõikuvad vihmutid, üleskeritavad äratuskellad, pesumasinad ja kuivatid. Kuid te ei leia oma autost palju.
Põhjus on selles, et hammasrattad võivad olla väga valjud. Iga kord, kui hammasratta hammas haakub teise käigu hambaga, põrkuvad need hambad kokku ja see kokkupõrge tekitab müra. Samuti suurendab see pinget hammasratta hammastele.
Enamik autode käike on spiraalsed, et vähendada nendes olevat müra ja rõhku.
Spiraalse hammasratta hambad on hammasratta pinna suhtes nurga all. Kui spiraalülekandesüsteemi kaks hammast haakuvad, algab kontakt hamba ühest otsast ja laieneb hammasratta pöörlemisel järk-järgult, kuni kaks hammast on täielikult haakunud.
See järkjärguline haardumine võimaldab spiraalsetel hammasratastel töötada sujuvamalt ja vaiksemalt kui timmi hammasratastel. Seetõttu kasutavad peaaegu kõik autode käigukastid spiraalseid käike.
Spiraalsete hammasrataste hammasnurkade tõttu tekitavad need sisselülitamisel hammasratastele tõukejõu. Spiraalülekannet kasutavatel seadmetel on laagrid, mis suudavad seda tõukejõudu toetada.
Üks huvitav asi spiraalsete hammasrataste juures on see, et kui hammasratta hambad on õige nurga all, saab need paigaldada vertikaalteljele, et reguleerida pöörlemisnurka 90 kraadini.
Koonhammasrattad on kasulikud, kui on vaja muuta võlli pöörlemissuunda. Tavaliselt paigaldatakse need võllidele 90-kraadise vahega, kuid neid saab konstrueerida ka muude nurkade all töötamiseks.
Kooniliste hammasrataste hambad võivad olla sirged, spiraalsed või hüpoidsed. Hammasratta koonushammastel on tegelikult sama probleem kui hammasratta hammastel --, kui iga hammas lööb kokku, tabab see vastavat hammast samal ajal.
Nii nagu hammasrataste puhul, on ka selle probleemi lahenduseks hammasratta hammaste painutamine. Need spiraalsed hambad haarduvad täpselt nagu spiraalsed hambad: kontakt algab hammasratta ühest otsast ja ulatub järk-järgult kogu hambani.
Kann- ja spiraalkoonusülekannetel peavad võllid olema üksteisega risti, kuid samas tasapinnas. Kui pikendate kaks võlli käigust välja, siis need ristuvad. Hüpoidsed käigud võivad seevastu haakida võlli erinevatel tasapindadel.
Seda funktsiooni kasutatakse paljudes autode diferentsiaalides. Diferentsiaali käigurõngas ja sisendhammasratas on hüpoidsed. See võimaldab paigaldada sisendhammasratta rõnga telje alla. Kuna auto veovõll on ühendatud sisendhammasrattaga, langetab see ka veovõlli. See tähendab, et veovõll ei tungi liiga palju auto sõitjateruumi, vabastades rohkem ruumi inimestele ja lastile.
Hammaslatti ja hammasratast kasutatakse pöörlemise muutmiseks lineaarseks liikumiseks. Paljude autode roolisüsteem on hea näide. Rool pöörab hammaslatti ühendavaid käike. Kui käik pöörleb, libiseb see hammaslatti paremale või vasakule, olenevalt sellest, kuidas ratast pöörata.
Mõned kaalud kasutavad ka hammaslatti ja hammasratast, et keerata teie kaalu näitavat sihverplaati.
Planetaarsed käigukastid ja ülekandearvud
Igal planetaarkäigukastil on kolm põhikomponenti:
Päikesevarustus
Planetaarsed hammasrattad ja planetaarhammasrattad
Rõngas käik
Kõik need kolm komponenti võivad olla sisend-, väljund- või paigalseisvad. Milline osa millist rolli mängima valitakse, määrab käigukasti ülekandearvu. Vaatame üksikuid planetaarülekande komplekte.
Ühel meie käigukasti planetaarülekande komplektil on 72-hambaline rõngas ja 30-hambaline päikeseratas. Sellest käigukastist saame palju erinevaid ülekandearvusid.
Lisaks lukustab mis tahes kahe kolmest komponendist koos lukustamine kogu seadme 1:1 käigu vähendamisega. Pange tähele, et ülaltoodud esimene ülekandearv on aeglustus --, väljundkiirus on sisendkiirusest väiksem. Teine on overdrive -- väljund on kiirem kui sisend. Ja siis lõpuks läheb jälle alla, aga väljund läheb vastupidises suunas. Sellel planetaarkäigukastil on veel mitu ülekandearvu, kuid need on meie automaatkäigukastidega seotud ülekandearvud. Saate neid proovida allolevas animatsioonis:
Seega suudab see käikude komplekt tekitada kõik need erinevad ülekandearvud ilma teisi käike sisse või välja lülitamata. Kasutades kahte sellist käigukomplekti järjest, saame ülekandeks vajalikud neli edasi- ja üks tagasikäik. Järgmises osas paneme kaks käigukomplekti kokku.
