Przekładnie mechaniczne

Autor mechanika-obrobka.pl


Napisane 2017-09-29 12:28:01


Przekładnie mechaniczne

Przekładnie mechaniczne – przekładnie zębate, pasowe,
cierne i łańcuchowe

Ruchem, który najczęściej jest realizowany w maszynach i urządzeniach jest ruch obrotowy i prostoliniowy. Żeby móc wykonywać jakikolwiek ruch – potrzebujemy jakiegoś napędu, który będzie interesujący nas ruch generować. Załóżmy, że na wejściu naszego układu jest silnik elektryczny, który posiada obracający się wał silnika – jest to wał czynny. Żeby przenieść ruch z wału czynnego na inny element, załóżmy, że będzie to inny wał – wał bierny – potrzebujemy przekładni mechanicznych. Czyli zadaniem każdej przekładni według definicji jest przeniesienie ruchu (energii) z wału czynnego na bierny. Dodatkowo przekładnie wykorzystuje się np. w celu zmiany momentu, sił, prędkości w zależności od ich zastosowania.

Potrzeby stosowania przekładni:

  • bardzo często zdarza się, że potrzebujemy uzyskać bardzo duże momenty na wałach biernych i wtedy musimy zastosować przekładnię, ponieważ silniki budowane są jako wysokoobrotowe o małych momentach (wytłumaczenie znajdziecie poniżej),
  • stosowanie i budowanie silników o małych prędkościach obrotowych jest ekonomicznie nie uzasadnione bo takie silniki są większe, cięższe i droższe,
  • w niektórych maszynach i urządzeniach nie było lub nie ma możliwość regulacji prędkości obrotowych silnika w pewnych zakresach i stosowanie przekładni mechanicznych było musem np. w maszynach konwencjonalnych,
  • nie zawsze istnieje możliwość bezpośredniego połączenia silnika z zespołem roboczym np. ze względu na jako konstrukcję, bezpieczeństwo pracy, gabaryty czy inne wymagania

Podstawowe parametry przekładni

Postawową cechą każdej przekładni jest prędkość kątowa, obrotowa i obwodowa.

Kolejną główną cechą jest przełożenie, którego możemy wyróżnić dwa rodzaje. Przełożenie kinematyczne to stosunek prędkości kątowej koła czynnego do biernego ale można również przełożenie kinematyczne traktować jako stosunek prędkości obrotowych. Przełożenie geometryczne różni się nieznacznie, ponieważ geometryczne jest stałe (np. koła zębate), a na kinematyczne może mieć wpływ np. poślizg pasów czy kół.

przełożenie przekładni wzór

W zależności od wartości uzyskiwanych wartości przełożeń rozróżnia się następujące rodzaje przekładni:

  • reduktory zwalniające w których prędkość kątowa koła biernego jest mniejsza od prędkości koła czynnego – najczęściej stosowane,
  • multiplikatory – przyśpieszające w których prędkość kątowa koła biernego jest większa od prędkości kątowej koła czynnego – bardzo rzadko stosowane,

Moment obrotowy to kolejny istotny parametr, czyli moment jaki dane przekładnie przenoszą. Wartość momentu obrotowego na każdym wale lub kole oblicza się z zależności:
M=P/ω (M - moment w N*m, P - moc w W, ω - prędkość kątowa w rad/s)
lub z M=9550P/n (n - prędkość obrotowa w obr/min).
I to tak naprawdę wyjaśnia jeden z głównych powodów stosowania przekładni. Dlatego, że patrząc na zależność – jeżeli zmniejszamy prędkość obrotową to zwiększamy uzyskiwany moment - jak skrzynia biegów w samochodzie. Z jedynki ruszenie z miejsca jest najłatwiejsze - własnie dlatego w aucie mamy skrzynie biegów, która jest niczym innym jak bardzo rozbudowaną przekładnią zębatą.  

Moc i sprawność – podczas przenoszenia mocy dochodzi do pewnych strat energii. Mogą one być związane np. z występującym tarciem lub poślizgiem. Dlatego moc na wale biernym jest mniejsza od mocy na wale czynnym. Stosunek mocy P2 (wał bierny) do P1 (wał czynny) to nic innego jak sprawność mechaniczna.

sprawność przekładni

Pojedyncze przekładnie mają wysoką sprawność, przypadkiem niskiej sprawności są przekładnie samohamowne, które tak naprawdę wykorzystują do samohamowności zjawisko tarcia.

W zależności od sposobu przenoszenia ruchu obrotowego rozróżnia się podstawowe rodzaje przekładni mechanicznych:

  • cierne - (A)
  • cięgnowe (razem z pasowymi) - (B)
  • łańcuchowe - (C)
  • zębate - (D)

rodzaje przekładni mechanicznych
Rodzaje przekładni mechanicznych – A – cierne, B – pasowe, C – łańcuchowe, D - zębate

Przekładnie cierne

Składają się z co najmniej dwóch kół, które przekazują ruch i energię wykorzystując zjawisko tarcia. Głównym podziałem tych przekładni to cierne o stałym przełożeniu i przekładnie z możliwością zmiany przełożenia bezstopniowo w pewnym zakresie – nazywane są wariatorami. Ogólnie ich budowa jest dosyć prosta, występuje w nich mało dodatkowych elementów. W maszynach i urządzeniach rzadko stosowane – ze względu na małe sprawności i braku możliwości synchronizacji położenia. Chociaż można usłyszeć, że w branży automotive niektóre firmy próbują (lub nawet stosują) przekładnie cierne w nowych modelach samochodów. Bardzo często spotkamy wariatory w skuterkach, ponieważ tam się idealnie sprawują (chociaż elementem dodatkowym jest tam pasek) – nie muszą przenosić dużych mocy i momentów i pozwalają w małych gabarytach zamknąć całą tak naprawdę 'skrzynie biegów'.

przekładnia cierna
Przekładnia cierna

przekładnia cierna - wariator
Przekładnia pasowo-cierna w skuterze (wariator)

Przejdź do kolejnej strony artykułu >