Ozubená kola vidíte téměř ve všem, co má rotující části. Například motory a převodovky automobilů obsahují spoustu převodových stupňů. Pokud někdy otevřete videorekordér a podíváte se dovnitř, uvidíte, že je plný ozubených kol. Natahovací, dědečkové a kyvadlové hodiny obsahují spoustu ozubených kol, zvláště pokud mají zvonky nebo zvonkohru. Pravděpodobně máte na boku domu měřič výkonu, a pokud má průhledný kryt, můžete vidět, že obsahuje 10 nebo 15 převodů. Ozubená kola jsou všude tam, kde jsou motory a motory produkující rotační pohyb. V tomto vydání Jak věci fungují , dozvíte se o převodech, převodových poměrech a ozubených soukolích, abyste pochopili, co dělají všechny různé převody, které vidíte.
Gears se obecně používají pro jeden ze čtyř různých důvodů:
Na obrázku výše můžete vidět efekty 1, 2 a 3. Na tomto obrázku můžete vidět, že se dvě ozubená kola otáčejí v opačných směrech, že menší ozubené kolo se točí dvakrát rychleji než větší ozubené kolo a že osa otáčení menšího ozubeného kola je u většího ozubeného kola vpravo od osy otáčení. To, že jeden převod se točí dvakrát rychleji než druhý, vyplývá z poměru mezi převody nebo převodový poměr (Další informace naleznete v naší tabulce převodových poměrů). Na tomto obrázku je průměr ozubeného kola vlevo dvakrát větší než průměr ozubeného kola vpravo. Převodový poměr je tedy 2:1 (vyslovuje se „dva ku jedné“). Když se podíváte na číslo, uvidíte poměr:Pokaždé, když se větší převod otočí jednou, menší převod se otočí dvakrát. Můžete vidět, že pokud by obě ozubená kola měla stejný průměr, otáčela by se stejnou rychlostí, ale v opačných směrech.
Obsah
Pochopení konceptu převodového poměru je snadné, pokud rozumíte konceptu obvodu kruhu. Mějte na paměti, že obvod kruhu se rovná průměru kruhu vynásobenému Pi (Pi se rovná 3,14159...). Pokud tedy máte kruh nebo ozubené kolo o průměru jeden palec, obvod tohoto kruhu bude 3,14159 palce. Následující obrázek ukazuje, jak se obvod kruhu o průměru 1,27 palce rovná lineární vzdálenosti 4 palce:Řekněme, že jste měli další kruh, jehož průměr byl 1,27 palce / 2 =0,635 palce, a váleli jste ho stejným způsobem jako na tomto obrázku. Zjistili byste, že protože jeho průměr je jedna polovina kruhu na obrázku, musí dokončit dvě plné otáčky, aby pokryl stejnou čáru 4 palce. To vysvětluje, proč mají dva převody, jeden o polovinu větší než druhý, převodový poměr 2:1. Menší ozubené kolo se musí otočit dvakrát, aby urazilo stejnou vzdálenost, když se větší ozubené kolo otočí jednou.
Většina ozubených kol, které vidíte v reálném životě, má zuby. Zuby mají tři výhody:
Pravé (fialové) ozubené kolo ve vlaku je ve skutečnosti vyrobeno ze dvou částí, jak je znázorněno. Malé ozubené kolo a větší ozubené kolo jsou spojeny dohromady, jedna na druhé. Ozubené soukolí se často skládá z více ozubených kol ve vlaku, jak je znázorněno na následujících dvou obrázcích:
Ve výše uvedeném případě se fialové ozubené kolo otáčí dvakrát rychleji než modré ozubené kolo. Zelené ozubené kolo se otáčí dvakrát rychleji než fialové ozubené kolo. Červené kolo se otáčí dvakrát rychleji než zelené. Níže zobrazené soukolí má vyšší převodový poměr:
V tomto vlaku jsou menší převody pětinové velikosti větších převodů. To znamená, že pokud připojíte fialové ozubené kolo k motoru točícímu se rychlostí 100 ot./min (ot./min.), zelené ozubené kolo se bude otáčet rychlostí 500 ot./min a červené ozubené kolo se bude otáčet rychlostí 2 500 ot./min. Stejným způsobem můžete k červenému převodu připojit motor s 2 500 otáčkami za minutu, abyste získali 100 otáček za minutu na fialovém převodu. Pokud vidíte dovnitř svého měřiče výkonu a je staršího stylu s pěti mechanickými ciferníky, uvidíte, že těchto pět ciferníků je navzájem spojeno přes ozubené soukolí jako je toto, přičemž převody mají poměr 10:1. Protože jsou ciferníky přímo propojeny, otáčejí se v opačných směrech (uvidíte, že čísla jsou na cifernících vedle sebe obrácená). Další informace o převodových poměrech naleznete v naší tabulce převodových poměrů.
Existuje mnoho dalších způsobů použití ozubených kol. Kuželová ozubená kola můžete například použít k ohnutí osy otáčení v ozubeném soukolí o 90 stupňů. Nejčastějším místem, kde lze takové kuželové převody najít, je diferenciál vozu s pohonem zadních kol. Diferenciál ohýbá otáčení motoru o 90 stupňů, aby poháněl zadní kola:
Další specializované ozubené soukolí se nazývá planetární ozubené soukolí . Planetová kola řeší následující problém. Řekněme, že chcete převodový poměr 6:1. Jedním ze způsobů, jak vytvořit tento poměr, je následující třípřevodový vlak:
V tomto vlaku má červené ozubené kolo trojnásobek průměru žlutého ozubeného kola a modré ozubené kolo má dvojnásobný průměr než červené ozubené kolo (dává poměr 6:1). Představte si však, že chcete, aby osa výstupního ozubeného kola byla stejná jako osa vstupního ozubeného kola. Běžným místem, kde je potřeba tato schopnost stejné osy, je elektrický šroubovák. V takovém případě můžete použít planetový převodový systém, jak je znázorněno zde:
V tomto převodovém systému zařazuje žlutý převod současně všechny tři červené převodové stupně. Všechny tři jsou připevněny k desce a zapadají do vnitřku modrého ozubeného kola místo vnějšku. Protože jsou zde tři červené převody místo jednoho, je toto soukolí extrémně odolné. Výstupní hřídel je odebrán z desky a modré ozubené kolo je drženo nehybně. Obrázek dvoustupňové planetové převodovky můžete vidět na stránce elektrického šroubováku.
Nakonec si představte následující situaci:máte dva červené převody, které chcete synchronizovat, ale jsou od sebe v určité vzdálenosti. Pokud chcete, aby měly stejný směr otáčení, můžete mezi ně umístit velké ozubené kolo:
Nebo můžete použít dvě stejně velká ozubená kola, pokud chcete, aby měly opačný směr otáčení:
V obou těchto případech však budou další převody pravděpodobně těžké a musíte pro ně vytvořit nápravy. V těchto případech je běžným řešením použití buď řetězce nebo ozubený řemen , jak je znázorněno zde:
Výhodou řetězů a řemenů je nízká hmotnost, schopnost oddělit dvě ozubená kola na určitou vzdálenost a možnost spojit mnoho ozubených kol dohromady na stejném řetězu nebo řemenu. Například u motoru automobilu může stejný ozubený řemen zapojit klikový hřídel, dva vačkové hřídele a alternátor. Pokud byste místo řemene museli použít ozubená kola, bylo by to mnohem těžší! Další informace o převodových poměrech naleznete v naší tabulce převodových poměrů.
Původně zveřejněno:1. dubna 2000
>Příklad
Nejčastější dotazy k převodovým poměrům
Jak vypočítáte převodový poměr?
Stačí spočítat počet zubů na dvou ozubených kolech a dělit. Pokud má tedy jedno ozubené kolo 60 zubů a druhé 20, převodový poměr při spojení těchto dvou ozubených kol je 3:1. Je lepší mít vyšší nebo nižší převodový poměr?
Pokud chcete lepší kilometrový výkon a menší hluk, pak budete chtít vyšší převodový poměr. Co znamená převodový poměr 4,11?
To je ideální převodový poměr pro každodenní ježdění. Chcete vyšší nebo nižší převodový poměr?
Pokud chcete optimální tažnou kapacitu, pak budete chtít vyšší převodový poměr alespoň 4,56. Cokoli nižšího bude dobré pro spotřebu paliva a každodenní ježdění. Který převodový poměr je nejlepší?
V závislosti na vašem vozidle a požadovaném výsledku byste měli porovnat převodový poměr s velikostí pneumatik. Chcete-li se dozvědět více, můžete se podívat na tuto tabulku HowStuffWorks.
