Cơ chế quay bánh răng

Có phải bánh răng nhỏ hơn (bánh răng) luôn được gắn vào trục đầu vào khi được nối với một bánh răng lớn hơn được gắn trên trục đầu ra? Có những nơi mà các bánh răng lớn hơn ổ đĩa nhỏ hơn?

Hai bánh răng có lưới được sử dụng để chuyển ổ quay giữa hai trục.
Tốc độ quay tương đối tỷ lệ nghịch với số răng trên mỗi bánh răng. Đó là -

$$\text{Input}_{\text{RPM}} / \text{Output}_{\text{Rpm}} = \text{Output gear}_{\text{teeth}} / \text{Input gear}_{\text{teeth}}$$

Vì vậy, nếu muốn trục đầu ra quay chậm hơn trục đầu vào thì bánh răng đầu ra lớn hơn. Nhưng, nếu muốn trục đầu ra quay nhanh hơn trục đầu vào thì bánh răng đầu ra nhỏ hơn.

Lý do cho mối quan hệ trên trở nên rõ ràng "bằng cách kiểm tra".

Với sự sắp xếp được hiển thị bên dưới, với mỗi vòng quay hoàn chỉnh (360 độ) của bánh răng nhỏ, bánh răng lớn chỉ quay một phần của một lượt. Bánh răng lớn có tốc độ RPM thấp hơn bánh răng nhỏ.

NẾU bánh răng nhỏ là bánh răng DRIVING hoặc INPUT thì bánh răng DRIVEN hoặc OUTPUT lớn sẽ quay chậm hơn.

Nhưng

NẾU thiết bị lớn là thiết bị DRIVING hoặc INPUT thì thiết bị DRIVEN hoặc OUTPUT nhỏ sẽ quay nhanh hơn

Sự sắp xếp nào được sử dụng tùy thuộc vào việc tăng hay giảm RPM là bắt buộc.

Mô-men xoắn hoặc "lực xoắn" tỷ lệ nghịch với tốc độ.
Đó là trục quay chậm sẽ có mô-men xoắn tương ứng nhiều hơn.

Sơ đồ từ Wikipedia - Tỷ lệ bánh răng

---

Nhìn vào các ví dụ dưới đây và bạn sẽ thấy kích thước bánh răng liên quan đến tốc độ trục tương đối:

Một số ví dụ hoạt hình

Ví dụ hoạt hình 3 bánh răng

Ví dụ hoạt hình 2 đến 1 tốc độ

---

Ví dụ 1: 1 và 1: 2 từ câu hỏi sinh học trao đổi ngăn xếp cơ bản không liên quan

Có nhiều ví dụ về tốc độ đầu vào thấp đến tốc độ đầu ra cao:

• bếp "salad spinner"
• còi báo động kiểu cũ
• máy phát điện gắn liền với máy kéo PTO (cất cánh điện) - cũng là máy phát điện chạy bằng sức gió
• thiết bị "vượt tốc" trong bất kỳ hộp số xe nào
• bộ điều tốc trên động cơ hơi nước, hoặc trong nhiều loại cơ chế đồng hồ

Thật vậy, bất kỳ loại đồng hồ chạy bằng lò xo hoặc trọng lượng đều hoạt động theo cách này. Lò xo hoặc trọng lượng được sử dụng để áp dụng mô-men xoắn cho bánh răng chuyển động chậm nhất trong cơ cấu, và sự thoát hơi (ví dụ, bánh xe cân bằng hoặc con lắc) ở đầu kia của hệ thống bánh răng điều chỉnh tốc độ.

Trong một số trường hợp, sử dụng ổ đĩa vành đai cho loại thay đổi tốc độ này sẽ hiệu quả hơn. Ví dụ, một "bánh xe quay" kiểu cũ để làm sợi.

Bất kỳ đồng hồ cơ hoặc đồng hồ cơ nào đều phụ thuộc vào động lực được áp dụng cho bánh răng lớn ("bánh xe") điều khiển động cơ nhỏ hơn ("bánh răng"). Do đó, trọng lượng trong đồng hồ dài được treo bằng dây, dây hoặc xích từ "bánh xe lớn" (thường thực hiện một vòng quay cứ sau 12 giờ) và tốc độ quay được chuyển sang bánh xe thoát (thường có kim giây gắn trên nó).

Lưu ý rằng hình dạng răng thường khác nhau khi tăng tốc: ma sát rất quan trọng trong đồng hồ, truyền lực cao thường ít hơn (và thường được phục vụ bằng cách làm cho bánh xe lớn dày hơn so với các bánh xe khác). Vì vậy, răng thường là dạng chu kỳ, trong đó phần sâu của khe trong răng xấp xỉ hình chữ nhật, có nghĩa là chân răng của răng cưa bị cắt. Đây là một dạng răng yếu hơn về cơ bản, đặc biệt là do các bánh răng có thể có ít nhất là 6 răng, nhưng chạy tự do với ít ma sát và góc áp suất bằng không (xem bên dưới).

Ví dụ

(từ trang này )

Một trường hợp cực đoan là bánh răng cưa

(từ trang này ) trong đó răng bánh răng bị cắt hoàn toàn!

Bạn không bao giờ bôi trơn răng của đồng hồ hoặc bánh xe đồng hồ: điều đó chỉ làm tăng độ nhớt (tức là ma sát), lãng phí điện năng và không làm gì để loại bỏ sự mài mòn. Điều này là do các bề mặt tiếp xúc của răng cuộn lên nhau, không có chuyển động trượt liên quan. (Các pivots, trừ khi chạy trong ballraces, không cần bôi trơn. John Harrison đã sử dụng ballraces cho một đồng hồ bấm giờ biển nguyên mẫu).

Ngược lại, trong khi giảm tốc độ cũng liên quan đến các bề mặt tiếp xúc lăn lên nhau, mục đích thường là để khuếch đại lực, và để làm điều đó với vật liệu ít nhất, cần phải có dạng răng mạnh hơn. Đây thường là một dạng răng không liên quan , trong đó mỗi răng rộng hơn ở chân đế, giống như một cái nêm.

Điều này có nghĩa là các răng ấn nhau ra ngoài cũng như xoay nhau, ở một góc được gọi là góc áp lực (thường là 20 độ trong bánh răng hiện đại, trước đây là 14,5 độ). Do đó, các trục được đẩy ra xa nhau, làm tăng ma sát trên các trục và yêu cầu hộp số mạnh hơn. (Hoạt hình trên trang Wikipedia phóng đại góc áp lực). Theo truyền thống, các bánh răng không liên quan chỉ được cắt xuống còn 12 răng, với PA 20 độ tạo ra ma sát nhiều hơn nhưng răng chắc hơn với chân răng rộng hơn.

Vì vậy: có, thiết bị có thể được sử dụng để tăng tốc độ quay, nhưng nó thường đòi hỏi một hình thức răng khác, nếu không nó sẽ mất rất nhiều sức mạnh để ma sát.