Bestemmelse af gearforhold: 10 trin (med billeder)

Indhold

Trin
- Metode 1 af 2: Find forholdet mellem en gearreduktion
  - To gear
  - Mere end to gear
- Metode 2 af 2: Beregn omdrejningshastighed
Tips

I maskinteknik, den gearforhold for forholdet mellem omdrejningshastighederne for to eller flere indgribende tandhjul. Når det kommer til to gear, kan vi følge denne tommelfingerregel: hvis drivgearet (som får sin kraft fra en motor) er større end det drevne gear, vil sidstnævnte spinde hurtigere, og omvendt. Vi kan udtrykke dette koncept med formlen Gearforhold = T2/T1, hvor T1 er antallet af tænder på første gear, og T2 er antallet af tænder på andet gear.

Trin

Metode 1 af 2: Find forholdet mellem en gearreduktion

To gear

Billede med titlen Bestem Gear Ratio Trin 1

1. Start med et gearpar. For at beregne et gearforhold skal du have mindst to gear forbundet med hinanden - dette kaldes en `gearreduktion` (`gear tog` på engelsk). Det første gear er normalt et drivgear, der er fastgjort til motorakslen, og det andet er det drevne gear, som er fastgjort til lastakslen (akslen af det, du vil dreje). Der kan også være et antal gear mellem disse to for at overføre kraft fra drivgearet til det drevne gear. Disse gear kaldes `mellemgear`.

Lad os først se på en geartransmission med kun to gear (et såkaldt `gear moment`). For at finde gearforholdet skal gearene være forbundet - det vil sige, at tænderne skal gå i indgreb, og det ene gear skal drive det andet. Antag for eksempel, at du har et lille gear (gear 1), der kører et større gear (gear 2).

Billede med titlen Bestem Gear Ratio Trin 2

2. Tæl antallet af tænder på drivgearet. En simpel måde at finde udvekslingsforholdet mellem to forbundne gear er at sammenligne antallet af tænder (de små fremspring på kanten af hjulet) af begge gear. Bestem først, hvor mange tænder drivgearet har. Du kan gøre dette ved at tælle dig selv, eller i nogle tilfælde ved at lede efter disse oplysninger på selve gearet.

Lad os i dette eksempel sige, at det mindre drivgear 20 tænder har.

Billede med titlen Bestem Gear Ratio Trin 3

3. Tæl antallet af tænder på det drevne gear. Bestem nu antallet af tænder på det drevne gear på samme måde som for det drevne gear.

I vores eksempel, det drevne gear 30 tænder.

Billede med titlen Bestem Gear Ratio Trin 4

4. Divider det ene antal tænder med det andet. Nu hvor du kender antallet af tænder på hvert tandhjul, kan du ret nemt finde gearforholdet. Divider antallet af tænder på det drevne gear med antallet af tænder på det drevne gear. Afhængigt af den opgave du fik, kan du skrive dit svar som en decimal, som en brøk eller som et forhold (d.w.z. x: y).

I vores eksempel giver det et forhold på 30/20 ved at dividere de 30 tænder på det drivende gear med de 20 tænder på det drivende gear 1,5. Vi kan også skrive dette som 3/2 eller 1,5 : 1.

Dette forhold betyder, at det mindre gear skal dreje halvanden gang for at det større gear kan lave en hel omgang. Dette giver mening - det drevne gear er større, så det vil rotere langsommere.

Mere end to gear

Billede med titlen Bestem Gear Ratio Trin 5

1. Start med en transmission på mere end to tandhjul. En geartransmission behøver ikke nødvendigvis kun at bestå af et drivgear og et drevet gear - det kan også være en lang række gear. I dette tilfælde forbliver det første gear drivhjulet, og det sidste gear forbliver det drevne gear. Tandhjulene mellem dem kaldes "mellemgear" eller "tomgangsgear` på engelsk. Mellemgear bruges ofte til at ændre omdrejningsretningen, eller til at forbinde to gear, der ikke kan forbindes direkte.

Antag for eksempel, at gearparret fra oven nu er drevet af et lille gear med syv tænder. 30-tands kædehjulet forbliver det drevne kædehjul, og 20-tands kædehjulet - som tidligere var drevet kædehjul - bliver et mellemgear.

Billede med titlen Bestem Gear Ratio Trin 6

2. Opdel antallet af tænder på de drivende og drevne gear. Det vigtigste at huske med transmissioner med mere end to tandhjul er det kun drivhjulet og det drevne gear (normalt det første og sidste) spiller en rolle. Med andre ord; tomgangsgearene har ingen som helst indflydelse på forholdet mellem transmissionen som helhed. Så når du har fundet dit drev og drevne gear, kan du bestemme gearforholdet, som du gjorde før.

I vores eksempel kan vi finde forholdet ved at dividere de 30 tænder på det drevne gear med de 7 tænder på det nye drivhjul. 30/7 4.3 (eller 4,3 : 1 osv.). Det betyder, at drivhjulet skal dreje omkring 4,3 gange for at få det meget større gear til at dreje én gang.

Billede med titlen Bestem Gear Ratio Trin 7

3. Find, hvis du vil, udvekslingerne af tomgangsgearene. Du kan også bestemme udvekslingsforholdet på tomgangshjulene, og nogle gange kan dette være nyttigt. I sådanne tilfælde skal du starte ved drivhjulet og arbejde hen imod det drevne gear. Betragt altid det forrige tandhjul som drivhjulet til det næste tandhjul. For at beregne forholdet mellem tomgangsgearene skal du dividere antallet af tænder på det "drevne" gear med antallet af tænder på det "drevne" gear for hvert par forbundne gear.

I vores eksempel er de mellemliggende forhold 20/7 = 2.9 og 30/20 = 1,5. Bemærk, at ingen af disse forhold svarer til forholdet mellem hele gearet, 4.3.
Bemærk dog også, at (20/7) × (30/20) = 4,3. Generelt set: multiplicering af de mellemliggende forhold for en gearreduktion resulterer i forholdet mellem gearet som helhed.

Metode 2 af 2: Beregn omdrejningshastighed

Billede med titlen Bestem Gear Ratio Trin 8

1. Find omdrejningshastigheden af dit drivgear. Gearforhold gør det nemt at finde ud af, hvor hurtigt et drevet gear drejer, givet drivgearets `indgangshastighed`. For at starte skal du finde omdrejningshastigheden for dit drivgear. I de fleste gearberegninger er det angivet i omdrejninger pr. minut (rpm) eller omdrejninger pr. minut (rpm), men andre enheder er lige så gode som muligt.

For eksempel, i vores eksempel ovenfor, med et syv-tands drevhjul og et 30-tands drevet kædehjul, drejer drevhjulet med 130 rpm. Med denne information finder vi hastigheden af det drevne gear i de følgende trin.

Billede med titlen Bestem Gear Ratio Trin 9

2. Indtast dine oplysninger i formlen S1 × T1 = S2 × T2. I denne formel står S1 for henholdsvis det drivende gears omdrejningshastighed, T1 for antallet af tænder i det drivende gear, og S2 og T2 for henholdsvis det drevne gears hastighed og antallet af tænder. Udfyld variablerne, indtil du kun har én ukendt.

I den slags problemer skal man ofte finde en løsning til S2, selvom det lige så godt er muligt at løse for en af de andre variable. Hvis vi udfylder oplysningerne fra vores eksempel, får vi dette:

130 rpm × 7 = S2 × 30

Billede med titlen Bestem Gear Ratio Trin 10

3. Løse. At finde den ukendte variabel er nu et spørgsmål om grundlæggende algebra. Forenkle resten af ligningen og isoler variablen til den ene side af tegnet er, og du har dit svar. Glem ikke at skrive de rigtige enheder ned - du kan miste point på skoleopgaver med dette.

I vores eksempel kan vi løse ligningen sådan her:

130 rpm × 7 = S2 × 30

910 = S2 × 30

910/30 = S2

30.33 rpm = S2

Med andre ord, hvis drivhjulet roterer med 130 o/min, vil det drevne gear rotere med 30,33 o/min. Dette giver mening - fordi det drevne gear er meget større, vil det også rotere meget langsommere.

Tips

Kraften fra motoren, der kræves til at drive belastningen, justeres op eller ned af gearforholdet. Motoren skal være designet til at generere den korrekte effekt til belastningen, efter at der er taget hensyn til gearforholdet. Et opskiftet system (hvor belastningsomdrejningstallet er større end motoromdrejningstallet) kræver en motor, der leverer optimal kraft ved lavere omdrejningstal.
Tag en tur for at se principperne for gearforhold i aktion! Du vil opdage, at det er nemmest at komme op ad bakker, hvis du har et lille tandhjul foran og et stort tandhjul bagpå. Og selvom det kræver mindre kræfter at dreje et mindre tandhjul med kraften fra dine pedaler, bliver du også nødt til at træde meget hurtigere i pedalerne sammenlignet med det gear, du ville bruge på flade områder, og så vil du udvikle dig langsomt.
Et nedgearingssystem (hvor belastningens omdrejningstal er mindre end motorens omdrejningstal) kræver en motor, der leverer optimal kraft ved lavere omdrejningstal.