Inom maskinteknik är ett utväxlingsförhållande ett direkt mått på förhållandet mellan rotationshastigheterna för två eller flera sammankopplade växlar. Som en allmän regel, när det handlar om två växlar, om drivhjulet (det som direkt mottar rotationskraft från motorn, motorn, etc.) är större än det drivna kugghjulet, vänder det senare snabbare och vice versa. Vi kan uttrycka detta grundläggande koncept med formeln Utväxling = T2/T1, där T1 är antalet tänder på den första växeln och T2 är antalet tänder på den andra.
Steg
Metod 1 av 2: Hitta växellådan för ett växeltåg
Två växlar
Steg 1. Börja med ett tvåväxlat tåg
För att kunna bestämma ett utväxlingsförhållande måste du ha minst två växlar i kontakt med varandra - detta kallas ett "växeltåg". Vanligtvis är den första växeln en "drivväxel" fäst vid motoraxeln och den andra är en "driven växel" fäst vid lastaxeln. Det kan också finnas valfritt antal växlar mellan dessa två för att överföra kraft från drivhjulet till det drivna kugghjulet: dessa kallas "tomgångsväxlar".
Låt oss för närvarande titta på ett växeltåg med bara två växlar i det. För att kunna hitta ett utväxlingsförhållande måste dessa växlar interagera med varandra - med andra ord, deras tänder måste vara inblandade och den ena ska vrida den andra. Låt oss till exempel säga att du har en liten drivväxel (växel 1) som vrider en större driven växel (växel 2)
Steg 2. Räkna antalet tänder på drivhjulet
Ett enkelt sätt att hitta utväxlingsförhållandet mellan två sammankopplade kugghjul är att jämföra antalet tänder (de små tappliknande utsprången vid hjulkanten) som de båda har. Börja med att bestämma hur många tänder som finns på drivhjulet. Du kan göra detta genom att räkna manuellt eller ibland genom att leta efter denna information som är märkt på själva växeln.
-
Låt oss till exempel säga att den mindre drivväxeln i vårt system har 20 tänder.
Steg 3. Räkna antalet tänder på den drivna växeln
Bestäm därefter hur många tänder som finns på den drivna växeln exakt som du gjorde tidigare för drivväxeln.
-
Låt oss säga att i vårt exempel har den drivna växeln 30 tänder.
Steg 4. Dela ett tänder med det andra
Nu när du vet hur många tänder det finns på varje växel kan du hitta utväxlingen relativt enkelt. Dela de drivna kuggtänderna med drivhjulständerna. Beroende på din uppgift kan du skriva ditt svar som en decimal, en bråkdel eller i förhållandeform (dvs. x: y).
- I vårt exempel får vi 30/20 = genom att dela de 30 tänderna på det drivna drevet med de 20 tänderna på drivhjulet 1.5. Vi kan också skriva detta som 3/2 eller 1.5: 1, etc.
- Vad detta utväxlingsförhållande betyder är att den mindre förarväxeln måste svänga en och en halv gång för att få den större drivna växeln att göra ett komplett varv. Detta är meningsfullt - eftersom den drivna växeln är större kommer den att svänga långsammare.
Mer än två växlar
Steg 1. Börja med ett växeltåg med mer än två växlar
Som namnet antyder kan ett "växeltåg" också tillverkas av en lång rad växlar - inte bara en enda förarväxel och en enda driven växel. I dessa fall förblir den första växeln drivrutinen, den sista växeln förblir den drivna växeln, och de i mitten blir "tomgångsväxlar". Dessa används ofta för att ändra rotationsriktning eller för att ansluta två växlar när direktväxling skulle göra dem otympliga eller inte lätt tillgängliga.
Låt oss till exempel säga att tvåväxlade tåg som beskrivs ovan nu drivs av en liten sjutandad växel. I detta fall förblir den 30-tandade växeln den drivna växeln och den 20-tandade växeln (som var föraren tidigare) är nu en tomgångsväxel
Steg 2. Dela tänderna på drivningen och de drivna kugghjulen
Det viktiga att komma ihåg när du arbetar med växeltåg med mer än två växlar är att endast föraren och drivna växlar (vanligtvis de första och sista) spelar roll. Med andra ord påverkar tomgångsväxlarna inte alls tågets utväxlingsförhållande. När du har identifierat din förarväxel och din drivna växel kan du hitta utväxlingen exakt som tidigare.
I vårt exempel skulle vi hitta utväxlingsförhållandet genom att dividera de trettio tänderna på det drivna redskapet med de sju tänderna på vår nya förare. 30/7 = ungefär 4.3 (eller 4.3: 1, etc.) Detta innebär att förarväxeln måste vrida cirka 4,3 gånger för att få det mycket större drivna växeln att svänga en gång.
Steg 3. Om så önskas, hitta utväxlingen för mellanväxlarna
Du kan också hitta utväxlingsförhållanden som inbegriper tomgångsväxlarna, och du kanske vill i vissa situationer. I dessa fall, börja från drivväxeln och arbeta mot lastväxeln. Behandla föregående växel som om det vore drivhjulet vad gäller nästa växel. Dela antalet tänder på varje "driven" växel med antalet tänder på "driv" -växeln för varje låsande uppsättning växlar för att beräkna mellanväxlarna.
- I vårt exempel är mellanväxlarna 20/7 = 2.9 och 30/20 = 1.5. Observera att ingen av dessa är lika med utväxlingen för hela tåget, 4.3.
- Dock, notera också att (20/7) × (30/20) = 4.3. I allmänhet multiplicerar ett växeltågs mellanliggande utväxlingsförhållanden tillsammans för att motsvara det totala utväxlingsförhållandet.
Metod 2 av 2: Beräkning av förhållande/hastighet
Steg 1. Hitta rotationshastigheten för din drivväxel
Med tanken på växelförhållanden är det lätt att räkna ut hur snabbt en driven växel roterar baserat på "ingång" -hastigheten för drivhjulet. För att börja, hitta rotationshastigheten för din drivväxel. I de flesta växelberäkningar ges detta i varv per minut (RPM), även om andra hastighetsenheter också fungerar.
Låt oss till exempel säga att i exemplet växeltåg ovan med en sjutandad förarväxel och en 30-tandad driven växel roterar drivhjulet med 130 varv per minut. Med denna information hittar vi hastigheten på den drivna växeln i de närmaste stegen
Steg 2. Anslut din information till formeln S1 × T1 = S2 × T2
I denna formel hänvisar S1 till drivhjulets rotationshastighet, T1 hänvisar till tänderna i drivväxeln och S2 och T2 till det drivna redskapets hastighet och tänder. Fyll i variablerna tills du bara har en odefinierad kvar.
- I dessa problem löser du ofta för S2, även om det är fullt möjligt att lösa för någon av variablerna. I vårt exempel, när vi kopplar in den information vi har, får vi detta:
- 130 varv / min × 7 = S2 × 30
Steg 3. Lös
Att hitta din återstående variabel är en fråga om grundläggande algebra. Förenkla bara resten av ekvationen och isolera variabeln på ena sidan av likhetstecknet så får du ditt svar. Glöm inte att märka den med rätt enheter - du kan tappa poäng för detta i skolarbetet.
- I vårt exempel kan vi lösa så här:
- 130 varv / min × 7 = S2 × 30
- 910 = S2 × 30
- 910/30 = S2
- 30,33 varv / min = S2
- Med andra ord, om drivhjulet snurrar med 130 varv / min, kommer det drivna växeln att snurra med 30,33 varv / min. Detta är meningsfullt - eftersom det drivna växeln är mycket större kommer det att snurra mycket långsammare.
Video - Genom att använda denna tjänst kan viss information delas med YouTube
Tips
- Kraften som behövs för att driva lasten växlas upp eller ner från motorn med utväxlingen. Motorn måste vara dimensionerad för att ge den effekt som lasten behöver efter att utväxlingsförhållandet har beaktats. Ett växlat system (där varvtalet är högre än motorvarvtalet) kommer att kräva en motor som ger optimal effekt vid lägre varvtal.
- För att se principerna för utväxlingsförhållande i funktion, ta en tur på din cykel! Lägg märke till att det är lättast att gå uppför backar när du har en liten växel framför och en stor bak. Även om det är lättare att vrida den mindre växeln med hävstången från dina pedaler, tar det många varv för att få ditt bakhjul att rotera jämfört med de växlingsinställningar du skulle använda för platta sektioner, vilket gör att du går långsammare.
- Ett växlad system (där varvtalet är lägre än motorvarvtalet) kommer att kräva en motor som ger optimal effekt vid högre varvtal.
