Како ради опрема
Зупчаници се користе у широком спектру механичких уређаја. Они обављају низ важних послова, али што је најважније, обезбеђују редукторе за моторизовану опрему. Ово је кључно јер обично мали мотори који се врте веома брзо могу да обезбеде довољно снаге за уређај, али не и довољно обртног момента. На пример, редукција зупчаника електричног одвијача је веома велика јер захтева много обртног момента за окретање шрафа, али мотор производи веома мали обртни момент при великој брзини. Смањивањем степена преноса, излазна брзина се може смањити уз повећање обртног момента.
Друга ствар коју зупчаник ради је подешавање смера ротације. У диференцијалу између задњих точкова аутомобила, на пример, снага се преноси кроз осовину која иде дуж центра аутомобила, а диференцијал мора да ротира снагу за 90 степени да би је применио на точкове.
Постоји много замршености са различитим врстама зупчаника. У овом чланку ћемо научити како тачно функционишу зупци на зупчаницима и разговараћемо о различитим врстама зупчаника које можете пронаћи у разним механичким уређајима.
На било којој брзини, однос је одређен растојањем од центра зупчаника до тачке контакта. На пример, у уређају са два зупчаника, ако је један дупло већи од пречника другог, однос је 2:1.
Једна од најпримитивнијих врста зупчаника које можемо видети је точак са дрвеним шиљком који вири.
Проблем са овим зупчаницима је у томе што се, како се ротирају, мења растојање од центра сваког зупчаника до тачке контакта. То значи да се мењачки однос мења како се зупчаници окрећу, што значи да ће се мењати и излазна брзина. Ако користите овакве брзине у аутомобилу, немогуће је одржати константну брзину -- стално убрзавате и успоравате.
Многи модерни зупчаници користе посебне облике зуба који се називају еволтуте. Профил има веома важно својство одржавања константног односа брзина између два зупчаника. Баш као и точак за ексере изнад, контактна тачка се помера; Али облик еволвентних зуба компензује ово кретање. Погледајте овај одељак за више информација.
Сада погледајмо неке различите врсте зупчаника.
Челни зупчаници су најчешћи тип зупчаника. Имају равне зубе и постављени су на паралелне осе. Понекад се истовремено користи много зупчаника са цилиндричним зупчаницима да би се произвела веома велика редукција зупчаника.
Зупчаници се користе у многим уређајима који се налазе свуда у ХовСтуффВоркс, као што су електрични шрафцигери, чудовишта која плешу, прскалице које се љуљају, будилники на навијање, машине за прање веша и машине за сушење веша. Али нећете их наћи у свом аутомобилу.
То је зато што цилиндрични зупчаници могу бити веома гласни. Сваки пут када зуб зупчаника дође у контакт са зубом другог зупчаника, ови зупци ће се сударати и овај судар ће произвести буку. Такође повећава стрес на зупцима зупчаника.
Већина зупчаника у аутомобилима је спирална како би се смањила бука и притисак у њима.
Зуби на спиралном зупчанику су под углом у односу на површину зупчаника. Када се два зупца на систему спиралног зупчаника закаче, контакт почиње на једном крају зупца и постепено се шири како се зупчаник ротира све док два зупца не буду потпуно увучена.
Ово прогресивно захватање омогућава спиралним зупчаницима да раде глатко и тише од цилиндричних зупчаника. Због тога скоро сви аутомобилски мењачи користе спиралне зупчанике.
Због углова зубаца на спиралним зупчаницима, они стварају потисак на зупчаницима када су укључени. Опрема која користи спиралне зупчанике има лежајеве који могу издржати ово оптерећење потиском.
Једна од занимљивих ствари у вези са спиралним зупчаницима је да ако су зупци зупчаника правилно постављени под углом, они се могу монтирати на вертикалну осу да би подесили угао ротације на 90 степени.
Конусни зупчаници су корисни када је потребно променити смер ротације вратила. Обично се монтирају на осовине размакнуте од 90 степени, али могу бити дизајниране и за рад под другим угловима.
Зуби на конусним зупчаницима могу бити равни, спирални или хипоидни. Зуби зупчаника са цилиндричним конусним зупчаником заправо имају исти проблем као и зупци зупчаника са цилиндричним зупчаником -- када се сваки зуб споји, истовремено удари у одговарајући зуб.
Као и код зупчаника, решење за овај проблем је савијање зубаца зупчаника. Ови завојни зупци захватају исто као и спирални зупци: контакт почиње на једном крају зупчаника и постепено се протеже на цео зуб.
Код цилиндричних и спиралних конусних зупчаника, осовине морају бити управне једна на другу, али морају бити и у истој равни. Ако извучете две осовине из зупчаника, оне ће се укрштати. Хипоидни зупчаници, с друге стране, могу да захвате вратила у различитим равнима.
Ова карактеристика се користи у многим аутомобилским диференцијалима. Зупчаник и улазни зупчаник диференцијала су хипоидни. Ово омогућава да се улазни зупчаник монтира испод осе прстена. Пошто је погонско вратило аутомобила повезано са улазним зупчаником, ово такође спушта погонско вратило. То значи да погонска осовина не задире превише у путнички простор аутомобила, ослобађајући више простора за људе и терет.
Зупчаник и зупчаник се користе за претварање ротације у линеарно кретање. Управљачки систем у многим аутомобилима је добар пример. Волан окреће зупчанике који захватају летву. Како се зупчаник окреће, он клизи летву удесно или улево, у зависности од тога како окрећете точак.
Неке ваге користе и зупчаник за окретање бројчаника који показује вашу тежину.
Планетарни зупчаници и преносни односи
Сваки планетарни зупчаник има три главне компоненте:
Сунчана опрема
Планетарни зупчаници и планетарни зупчаници
Прстен зупчаник
Свака од ове три компоненте може бити улазна, излазна или може да мирује. Који део је изабран да игра коју улогу одређује преносни однос склопа зупчаника. Хајде да погледамо појединачне сетове планетарних зупчаника.
Један од комплета планетарних зупчаника у нашем мењачу има прстен са 72 зуба и сунчани точак са 30 зубаца. Из овог сета зупчаника можемо добити много различитих преносних односа.
Поред тога, закључавање било које две од три компоненте заједно закључава цео уређај при смањењу брзине 1:1. Имајте на уму да је први степен преноса наведен изнад успоравање -- излазна брзина је спорија од улазне брзине. Други је овердриве -- излаз је бржи од улаза. И онда коначно поново пада, али излаз иде у супротном смеру. Постоји неколико других односа за овај сет планетарних зупчаника, али ово су односи повезани са нашим аутоматским мењачима. Ово можете испробати у анимацији испод:
Дакле, овај сет зупчаника може произвести све ове различите преносне односе без укључивања или искључивања било којег другог зупчаника. Коришћењем два таква сета зупчаника узастопно, можемо добити четири степена преноса за напред и једну уназад потребне за пренос. У следећем одељку ћемо спојити два сета зупчаника.
