Cum Funcționează Angrenajele

{h1}

Angrenajele sunt o parte fundamentală a aproape orice obiect mecanic - dacă are motor, motor sau arc, probabil că are angrenaje! Aflați zeci de fapte fascinante despre angrenaje!

La orice angrenaj, raportul este determinat de distanțele de la centrul angrenajului până la punctul de contact. De exemplu, într-un dispozitiv cu două trepte de viteză, dacă un angrenaj este de două ori mai mare decât celălalt, raportul ar fi de 2: 1.

Unul dintre cele mai primitive tipuri de angrenaje pe care le-am putea privi ar fi o roată cu știfturi de lemn care ies din ea.

Problema cu acest tip de angrenare este că distanța de la centrul fiecărei angrenaje până la punctul de contact se schimbă pe măsură ce angrenajele se rotesc. Aceasta înseamnă că raportul de schimbare se schimbă pe măsură ce viteza se transformă, ceea ce înseamnă că se schimbă și viteza de ieșire. Dacă ai folosi un angrenaj ca acesta în mașina ta, ar fi imposibil să menții o viteză constantă - te-ai accelera și decelera constant.

Multe angrenaje moderne folosesc un profil special pentru dinți numit an evolventă. Acest profil are proprietatea foarte importantă de a menține un raport de viteză constant între cele două viteze. Ca și roata de sus, punctul de contact se mișcă; dar forma dintelui angrenajului involut compensează această mișcare. Consultați această secțiune pentru detalii.

Acum să aruncăm o privire la unele dintre diferitele tipuri de angrenaje.

Spur Gears

Cum funcționează angrenajele: care


Foto cu amabilitate Emerson Power Transmission Corp.
Figura 2. Angrenajele de impuls

Roti dintate sunt cel mai frecvent tip de angrenaje. Au dinții drepți și sunt montați pe arbori paraleli. Uneori, multe angrenaje de viraj sunt utilizate simultan pentru a crea reduceri de viteză foarte mari.

Angrenajele de viraje sunt utilizate în multe dispozitive pe care le puteți vedea peste tot în WordsSideKick.com, cum ar fi șurubelnița electrică, monstrul dansant, stropitorul oscilant, ceasul deșteptător pentru parbriz, mașina de spălat și uscătorul de haine. Dar nu vei găsi multe în mașina ta.

Acest lucru se datorează faptului că angrenajul de impulsură poate fi foarte puternic. De fiecare dată când un dinte cu angrenaj angajează un dinte pe celălalt angrenaj, dinții se ciocnesc și acest impact face zgomot. De asemenea, crește stresul pe dinții angrenajului.

Pentru a reduce zgomotul și stresul angrenajelor, majoritatea angrenajelor din mașină sunt elicoid.

Angrenaje elicoidale

Cum funcționează angrenajele: sunt


Foto cu amabilitate Emerson Power Transmission Corp.
Figura 3. Angrenaje elicoidale

Dintii porniti angrenaje elicoidale sunt tăiate într-un unghi față de fața angrenajului. Când doi dinți de pe un sistem de angrenaj elicoidal se cuplează, contactul pornește de la un capăt al dintelui și se răspândește treptat pe măsură ce angrenajele se rotesc, până când cei doi dinți sunt în deplină logodnă.

Această angajare treptată face ca angrenajele elicoidale să funcționeze mult mai lin și mai liniștit decât angrenajele. Din acest motiv, angrenajele elicoidale sunt utilizate în aproape toate transmisiile auto.

Datorită unghiului dinților pe angrenajele elicoidale, creează o sarcină de tracțiune pe angrenaj atunci când plasa. Dispozitivele care folosesc angrenaje elicoidale au rulmenți care pot suporta această sarcină de tracțiune.

Un lucru interesant în ceea ce privește angrenajele elicoidale este că, dacă unghiurile dinților angrenajului sunt corecte, acestea pot fi montate pe arbori perpendiculari, reglând unghiul de rotație cu 90 de grade.

Cum funcționează angrenajele: sunt


Foto cu amabilitate Emerson Power Transmission Corp.
Figura 4. Angrenaje elicoidale încrucișate

Bevel Gears

Angrenajele conice sunt utile atunci când direcția de rotație a unui arbore trebuie schimbată. Acestea sunt de obicei montate pe arbori care sunt la 90 de grade unul de altul, dar pot fi proiectate să funcționeze și în alte unghiuri.

Dintii de pe angrenajele conice pot fi drept, spirală sau hipoid. Dintrele drepte cu angrenaj conic au de fapt aceeași problemă cu dinții drepți cu angrenaj cu impulsuri - întrucât fiecare dinte se angajează, acesta afectează dintele corespunzător deodată.

Cum funcționează angrenajele: funcționează


Foto cu amabilitate Emerson Power Transmission Corp.
Figura 5. Angrenajele conice

La fel ca în cazul angrenajelor de tip pinten, soluția acestei probleme este curbarea dinților angrenajului. Acești dinți spirali se angajează la fel ca dinții elicoidali: contactul începe de la un capăt al angrenajului și se răspândește progresiv pe întregul dinte.

Cum funcționează angrenajele: este


Foto cu amabilitate Emerson Power Transmission Corp.
Figura 6. Angrenaje conice cu spirală

Pe angrenajele conice drepte și în spirală, arbori trebuie să fie perpendiculari unul pe celălalt, dar trebuie să fie, de asemenea, în același plan. Dacă ar fi să extindeți cei doi arbori dincolo de angrenaje, s-ar intersecta. angrenaj hipoid, pe de altă parte, se poate angaja cu axele în diferite planuri.

Cum funcționează angrenajele: este


Figura 7. Angrenajele conice de tip hipoid într-un diferențial auto

Această caracteristică este folosită în multe diferențiale auto. Angrenajul diferențial și angrenajul pinionului de intrare sunt ambele hipoid. Acest lucru permite ca pinionul de intrare să fie montat mai jos decât axa angrenajului. Figura 7 arată pinionul de intrare angajând angrenajul de inel al diferențialului. Deoarece arborele de acționare al mașinii este conectat la pinionul de intrare, acest lucru scade și arborele de antrenare. Acest lucru înseamnă că arborele de transmisie nu intră în habitaclu la fel de mult, făcând mai mult loc oamenilor și încărcăturii.

Angrenaje de vierme

Cum funcționează angrenajele: care


Foto cu amabilitate Emerson Power Transmission Corp.
Figura 8. Angrenaj cu viermi

Angrenaje cu vierme sunt utilizate atunci când este nevoie de reduceri mari ale angrenajului. Este comun ca angrenajele de vierme să aibă reduceri de 20: 1 și chiar până la 300: 1 sau mai mari.

Multe angrenaje pentru viermi au o proprietate interesantă pe care niciun alt set de angrenaje nu o are: viermele poate transforma cu ușurință angrenajul, dar angrenajul nu poate transforma viermele. Acest lucru se datorează faptului că unghiul pe vierme este atât de superficial încât atunci când angrenajul încearcă să-l rotească, frecarea dintre angrenaj și vierme ține viermele la locul lui.

Această caracteristică este utilă pentru mașini precum sistemele transportoare, în care caracteristica de blocare poate acționa ca o frână pentru transportor atunci când motorul nu se rotește. O altă utilizare foarte interesantă a angrenajelor cu vierme este în diferențialul Torsen, care este utilizat pe unele mașini și camioane de înaltă performanță.

Angrenaje Rack și Pinion

Cum funcționează angrenajele: angrenajele


Figura 9. Angrenajele cu raft și pinion de la o scară gospodărească

Angrenaje cu cremalieră și pinion sunt utilizate pentru a converti rotația în mișcare liniară. Un exemplu perfect în acest sens este sistemul de direcție pe multe mașini. Volanul rotește un angrenaj care se fixează pe rack. Pe măsură ce angrenajul se întoarce, glisează suportul fie spre dreapta, fie spre stânga, în funcție de modul în care rotiți roata.

Angrenajele cu cremalieră și pinion sunt de asemenea utilizate în unele scale pentru a transforma cadranul care vă afișează greutatea.

Gearsets Planetary & Ratios Gear

Orice set planetar are trei componente principale:

  • unelte solare
  • planetă angrenează iar planeta angrenează ' purtător
  • unelte de inel

Fiecare dintre aceste trei componente poate fi de intrare, de ieșire sau poate fi menținută staționară. Alegerea piesei care joacă rolul determină raportul de viteză pentru roată. Haideți să aruncăm o privire la un singur ansamblu planetar.

Unul dintre angrenajele planetare din transmisia noastră are un angrenaj cu 72 de dinți și o roată solară cu 30 de dinți. Putem obține o mulțime de raporturi de viteză diferite din acest set.

IntrareproducțieStaționarCalculRaport de transmisie
ASoareS)Planeta de transport (C)Inel (R)1 + R / S3.4:1
BPlaneta de transport (C)Inel (R)SoareS)1 / (1 + S / R)0.71:1
CSoareS)Inel (R)Planeta de transport (C)R / S-2.4:1

De asemenea, blocarea oricărei două dintre cele trei componente va bloca întregul dispozitiv la o reducere de viteză 1: 1. Observați că primul raport de viteză enumerat mai sus este a reducere - viteza de ieșire este mai mică decât viteza de intrare. Al doilea este un slei - viteza de ieșire este mai rapidă decât viteza de intrare. Ultima este din nou o reducere, dar direcția de ieșire este inversată. Există mai multe raporturi care pot fi scoase din acest set planetar, dar acestea sunt relevante pentru transmisia noastră automată. Puteți încerca acestea în animația de mai jos:

Animarea diferitelor raporturi de viteză legate de transmisiile automate. Faceți clic pe butoanele din stânga din tabelul de mai sus.

Astfel, acest set de angrenaje poate produce toate aceste raporturi de viteză diferite, fără a fi necesar să angajați sau să dezactivați alte angrenaje. Cu două dintre aceste angrenaje la rând, putem obține cele patru angrenaje înainte și o roată de transmisie de care avem nevoie transmisia. Vom pune cele două seturi de viteze împreună în următoarea secțiune.

Detalii despre profiluri de angrenare implicate


Figura 10. Animarea angrenajelor involute

Pe o profil involut dintele de angrenaj, punctul de contact începe mai aproape de o singură roată și, pe măsură ce angrenajul se învârte, punctul de contact se îndepărtează de acea viteză și spre celălalt. Dacă urmați punctul de contact, ar descrie o linie dreaptă care începe lângă o treaptă de viteză și se termină lângă cealaltă. Aceasta înseamnă că raza punctului de contact devine mai mare pe măsură ce dinții se angajează.

diametru este diametrul efectiv al contactului. Deoarece diametrul de contact nu este constant, diametrul pasului este într-adevăr distanța medie de contact. Pe măsură ce dinții încep să se implice mai întâi, dinții angrenajului superior contactează dintele inferior al roții din interiorul diametrului pasului. Însă, observați că partea dintelui de angrenaj superior care vine în contact cu dintele inferior al angrenajului este foarte slabă în acest moment. Pe măsură ce angrenajele se întoarce, punctul de contact alunecă spre partea mai groasă a dintelui de angrenaj superior. Aceasta împinge viteza superioară înainte, astfel încât compensează diametrul de contact ușor mai mic. Pe măsură ce dinții continuă să se rotească, punctul de contact se deplasează și mai departe, ieșind în afara diametrului pasului, dar profilul dintelui de jos compensează această mișcare. Punctul de contact începe să alunece pe partea subțire a dintelui de jos, scăzând un pic de viteză din angrenajul superior pentru a compensa diametrul crescut al contactului. Rezultatul final este că, chiar dacă diametrul punctului de contact se schimbă continuu, viteza rămâne aceeași. Deci, un dinte de angrenaj cu profil involut produce o raport constant al vitezei de rotație.

Articole legate de WordsSideKick.com

  • Chestura de viteze
  • Ceasuri cu pendul H-ow funcționează
  • Cum funcționează Monstrul Dansez
  • Cum funcționează bicicletele
  • Cum funcționează un stropitor oscilant
  • Cum funcționează un diferențial
  • Cum funcționează transmisiile manuale
Mai multe legături grozave
  • Angrenajele: o introducere
  • Cum funcționează Aries Vane Gears
  • Angrenaje: Exemplu de tren epiciclic
  • Știința ciclismului: unități și viteze
  • Cât de diferite funcționează angrenajele






Descoperiri Științifice

Cercetare


Science News


Declarația De Independență: Rezumat, Text Și Semnatare
Declarația De Independență: Rezumat, Text Și Semnatare

Ce Se Întâmplă Cu Ochii Enormi Ai Lui Spider?
Ce Se Întâmplă Cu Ochii Enormi Ai Lui Spider?

Pielea Unei Femei Îmbătrânește Mai Repede
Pielea Unei Femei Îmbătrânește Mai Repede

Fapte Despre Strontium
Fapte Despre Strontium

Forme De Teren Uriașe Ascunse În Antarctica Contribuie La Topirea Foilor De Gheață
Forme De Teren Uriașe Ascunse În Antarctica Contribuie La Topirea Foilor De Gheață


RO.WordsSideKick.com
Toate Drepturile Rezervate!
Reproducerea Oricăror Materiale Permise Prostanovkoy Doar Link-Ul Activ La Site-Ul RO.WordsSideKick.com

© 2005–2020 RO.WordsSideKick.com