Slik fungerer utstyret
Gir brukes i et bredt spekter av mekaniske enheter. De utfører en rekke viktige jobber, men viktigst av alt, de gir girreduksjon for motorisert utstyr. Dette er nøkkelen fordi vanligvis små motorer som spinner veldig fort, kan gi nok kraft til enheten, men ikke nok dreiemoment. For eksempel er girreduksjonen til en elektrisk skrutrekker veldig stor fordi den krever mye dreiemoment for å dreie skruen, men motoren produserer svært lite dreiemoment ved høy hastighet. Ved å redusere giret kan utgangshastigheten reduseres samtidig som dreiemomentet økes.
En annen ting et gir gjør er å justere rotasjonsretningen. I en differensial mellom bakhjulene til en bil, for eksempel, overføres kraft gjennom en aksel som går langs midten av bilen, og differensialen må rotere kraften 90 grader for å påføre den på hjulene.
Det er mange vanskeligheter med forskjellige typer gir. I denne artikkelen vil vi lære nøyaktig hvordan tennene på girene fungerer, og vi vil diskutere de forskjellige typer gir som du finner i ulike mekaniske gadgets.
På ethvert gir bestemmes forholdet av avstanden fra midten av giret til kontaktpunktet. For eksempel, i en enhet med to gir, hvis den ene er dobbelt så diameter som den andre, er forholdet 2: 1.
En av de mest primitive typer gir vi kan se er et hjul med en trespiss som stikker ut.
Problemet med disse girene er at når de roterer, endres avstanden fra midten av hvert gir til kontaktpunktet. Dette betyr at girforholdet endres etter hvert som girene svinger, noe som betyr at utgangshastigheten også endres. Hvis du bruker tannhjul som dette i en bil, er det umulig å opprettholde en konstant hastighet - du øker hastigheten hele tiden og bremser ned.
Mange moderne gir bruker spesielle tannformer kalt involutter. Profilen har den svært viktige egenskapen til å opprettholde et konstant hastighetsforhold mellom de to girene. Akkurat som spikerhjulet over, beveger kontaktpunktet seg; Men formen på de ufrivillige tennene kompenserer for denne bevegelsen. Se denne delen hvis du vil ha mer informasjon.
La oss nå se på noen forskjellige typer gir.
Spur gir er den vanligste typen utstyr. De har rette tenner og er montert på parallelle akser. Noen ganger brukes mange sporgir samtidig for å produsere veldig stor girreduksjon.
Sporgir brukes i mange av enhetene som finnes overalt på HowStuffWorks, for eksempel elektriske skrutrekkere, dansende monstre, svingende sprinklere, avviklingsalarmklokker, vaskemaskiner og tørketromler. Men du finner ikke mange i bilen din.
Det er fordi sporgir kan være veldig høyt. Hver gang en girtann engasjerer seg med en tann på et annet utstyr, vil disse tennene kollidere, og denne kollisjonen vil produsere støy. Det øker også stresset på girtennene.
De fleste gir i biler er spiralformede for å redusere støy og trykk i dem.
Tennene på et spiralformet gir er i en vinkel mot overflaten av giret. Når to tenner på et spiralformet girsystem griper inn, starter kontakten i den ene enden av tannen og utvides gradvis når giret roterer til de to tennene er fullt engasjert.
Dette progressive engasjementet gjør at spiralformede gir kan kjøre jevnere og roligere enn ansporegir. Derfor bruker nesten alle biloverføringer spiralformede gir.
På grunn av tannvinklene på spiralformede gir genererer de trykkbelastninger på girene når de er engasjert. Utstyr som bruker spiralformede gir har lagre som kan støtte denne trykkbelastningen.
En av de interessante tingene med spiralformede gir er at hvis girtennene er vinklet riktig, kan de monteres på den vertikale aksen for å justere rotasjonsvinkelen til 90 grader.
Skrågir er nyttige når det er nødvendig å endre rotasjonsretningen til akselen. De er vanligvis montert på aksler 90 grader fra hverandre, men kan også utformes for å fungere i andre vinkler.
Tennene på skrågir kan være rette, spiralformede eller hypoide. Spur skrå girtenner har faktisk det samme problemet som sporgirtenner - når hvert tannnett, treffer det den tilsvarende tannen samtidig.
Akkurat som sporgir, er løsningen på dette problemet å bøye girtennene. Disse spiralformede tennene engasjerer seg akkurat som spiralformede tenner: kontakten starter i den ene enden av giret og strekker seg gradvis til hele tannen.
I spor og spiral skrågir må akslene være vinkelrett på hverandre, men de må også være i samme plan. Hvis du strekker de to akslene ut av giret, vil de krysse. Hypoide gir, derimot, kan engasjere aksler i forskjellige plan.
Denne funksjonen brukes i mange bilforskjeller. Girringen og inngangspinnen til differensialen er hypoid. Dette gjør at inngangspinnen kan monteres under ringaksen. Siden bilens drivaksel er koblet til inngangspinnen, senker dette også drivakselen. Det betyr at drivakselen ikke trenger for mye inn i passasjerrommet i bilen, og frigjør mer plass til mennesker og last.
Stativet og stiften brukes til å konvertere rotasjon til lineær bevegelse. Styresystemet i mange biler er et godt eksempel. Rattet dreier girene som griper inn i stativet. Når giret svinger, skyver det stativet til høyre eller venstre, avhengig av hvordan du dreier hjulet.
Noen vekter bruker også et stativ og en stift for å dreie en urskive som viser vekten din.
Planetariske girsett og girforhold
Ethvert planetgir har tre hovedkomponenter:
Solutstyret
Planetgir og planetgirstativer
Ringutstyr
Hver av disse tre komponentene kan legges inn, sendes ut eller stå stille. Hvilken del er valgt for å spille hvilken rolle som bestemmer girforholdet til girsettet. La oss se på individuelle planetgirsett.
Et av planetgirsettene i overføringen vår har en 72 tannring og et 30 tannsolhjul. Vi kan få mange forskjellige girforhold fra dette girsettet.
I tillegg låser låsing av to av de tre komponentene sammen hele enheten med en girreduksjon på 1:1. Vær oppmerksom på at det første girforholdet som er oppført ovenfor, er en retardasjon - utgangshastigheten er langsommere enn inngangshastigheten. Den andre er overdrive - utgangen er raskere enn inngangen. Og til slutt går det ned igjen, men utgangen går i motsatt retning. Det er flere andre forhold for dette planetgirsettet, men dette er forholdet knyttet til våre automatiske girkasser. Du kan prøve disse i animasjonen nedenfor:
Dermed kan dette settet med gir produsere alle disse forskjellige girforholdene uten å engasjere eller koble fra andre gir. Ved å bruke to slike girsett etter hverandre, kan vi få de fire fremover og ett reversgir som kreves for overføring. Vi setter sammen de to settene med gir i neste seksjon.
