Co to jest przekładnia mechaniczna?

Co to jest przekładnia mechaniczna? Jakie rodzaje systemów tego typu można znaleźć na rynku? Do czego właściwie służą te rozwiązania? Odpowiedzi na powyższe pytania znajdziesz w niniejszym artykule. Zapraszamy!

1. Czym jest przekładnia mechaniczna?
2. Jakie rodzaje przekładni mechanicznych wyróżniamy?
3. Przełożenie przekładni mechanicznych
4. Zastosowanie przekładni mechanicznych

Przekładnie mechaniczne to systemy, które stosuje się między innymi w budowie maszyn. Aby znaleźć optymalne rozwiązanie, należy w pierwszej kolejności zapoznać się z podstawowymi informacjami na ich temat. Dlatego dziś omówimy rodzaje przekładni mechanicznych, wspominając między innymi o przełożeniu geometrycznym, kinematycznym oraz dynamicznym. Jeśli jesteś zainteresowany systemami tego rodzaju, zapraszamy do lektury dalszej części artykułu.

Czym jest przekładnia mechaniczna?

Popularna przekładnia mechaniczna to system, który wykorzystuje się do uzyskania mocy. Dzięki nim można nie tylko przenosić energię, ale i zmieniać ewentualny moment i prędkość. Większość mechanizmów tego rodzaju pozwala także na bezproblemową zmianę kierunku obrotowego ruchu. Nierzadko przekładnie liniowe mogą również zmieniać rodzaj ruchu, na przykład z liniowego na obrotowy. Oczywiście wszystkie te możliwości zależne są od konstrukcji systemu. Im bardziej zaawansowany, tym więcej funkcji produkt jest w stanie nam zaproponować.

Do zalet przekładni mechanicznej zalicza się zatem zdolność do:

• • przenoszenia energii – szczególnie na odległość,
  • zmiany obrotowego momentu oraz kątowej prędkości,
  • zmiany rodzaju ruchu oraz kierunku obrotów.

Jakie rodzaje przekładni mechanicznych wyróżniamy?

Aktualnie wyróżnia się kilka typów przekładni mechanicznych. Do najpopularniejszych zalicza się mechaniczne przekładnie cierne, cięgnowe oraz zębate. Poniżej przedstawiamy krótką charakterystykę poszczególnych systemów.

Przekładnia mechaniczna – cierna

Przekładnia cierna to taki system, w którym dwa elementy (poruszające się) podczas pracy dociska się do siebie w taki sposób, że powstaje cierne połączenie oraz siła tarcia, która natomiast odpowiada za przeniesienie napędu. Taki mechanizm ma wiele zalet, a do plusów zalicza się między innymi wysoka elastyczność oraz to, że przekładnia cierna może pełnić także funkcję poślizgowego sprzęgła. Najważniejszą wadą natomiast jest szybkie zużycie ciernych powierzchni. To z kolei przekłada się na niższą funkcjonalność, a także możliwość powstawania szkodliwego poślizgu. Konstruując system tego rodzaju, należy zwrócić szczególną uwagę na materiały cierne. Warto wykorzystywać rozwiązania wykazujące wysoką odporność na zużycie, optymalny współczynnik tarcia, duży współczynnik sprężystości czy małą higroskopijność. Najczęściej w przekładniach ciernych stosuje się kombinację stal-stal, stal-guma lub stal-kompozyt.

Przekładnie cięgnowe

Dużą zaletą systemu cięgnowego jest to, że elementy mogą pracować w pewnym oddaleniu od siebie – nawet do 15 metrów. Kontakt między częścią napędzającą a napędzaną odbywa się za pomocą cięgna. Przekładnie tego rodzaju dostępne są w kilku odmianach. Do najpopularniejszych zalicza się mechanizmy pasowe, łańcuchowe i liniowe. W pierwszym rozwiązaniu stosuje się elastyczny pasek, który odgrywa rolę cięgna. Siła tarcia, która występuje między paskiem a opasanym kołem, powoduje ruch obrotowy. W przekładniach mechanicznych można zamontować również paski zębate. Taka konstrukcja wyróżnia się dużo lepszą sprawnością. Jako cięgno można wykorzystać także odpowiednie łańcuchy. Taki system składa się z koła zębatego, który został zaprojektowany w ten sposób, by podczas pracy precyzyjnie zazębiać się z łańcuchem.

Z przekładni tego rodzaju wyróżnia się także mechanizmy liniowe. Jest to jednak rozwiązanie rzadko wykorzystywane – najczęściej w urządzeniach elektrycznych. Świetnie sprawdzą się w aplikacjach wymagających kompaktowości.

Przekładnia zębata

Przekładnie zębate wyróżniają się tym, że właściwie każdy element jest uzębiony. W mechanizmach tego rodzaju stosuje się między innymi koła zębate czy listwy – również zębate. Przeniesienie napędu jest możliwe dzięki zazębiających się kół zębatych. Komponenty te produkuje się w różnych wariantach. Biorąc pod uwagę liczbę stopni, możemy wyróżnić przekładnie jedno- lub wielostopniowe. Na rynku dostępne są także rozwiązania o zazębieniu zewnętrznym, wewnętrznym, modele obrotowe oraz liniowe.

Do zalet przekładni zębatych zalicza się przede wszystkim mały gabaryt, równomierna i cicha praca (przy prawidłowym smarowaniu), bardzo duża sprawność oraz zdolność do przenoszenia wielkich mocy. System ten nie jest jednak pozbawiony zad. Wśród minusów wyszczególnia się sztywną geometrię, nierzadko konieczność mocnego smarowania czy wyższy koszt.

Z przekładni zębatych wyróżnia się także modele mechaniczne walcowe, stożkowe, ślimakowe i planetarne.

Przełożenie przekładni mechanicznych

Przy przekładniach mechanicznych często wspomina się taki parametr, jak przełożenie. To podstawowa właściwość, którą dzieli się na trzy rodzaje. I tym samym wyróżnia się przełożenie geometryczne, kinematyczne oraz dynamiczne. Chociaż każdy parametr ten oblicza się według poszczególnych wzorów, to przełożenie jest bezwymiarową wartością. Przełożenie nie ma jednostki – jest po prostu zwyczajną liczbą.

Przełożenia geometryczne

Aby obliczyć przełożenie geometryczne, musimy wziąć pod uwagę stosunek geometrycznych właściwości koła napędzanego oraz napędzającego. Wzór wygląda następująco:

i_1-2 = d₂/d₁, gdzie:

• d₁ oznacza średnicę koła napędzającego,
• d₂ – średnica napędzanego koła.

Nieco inaczej wzór może wyglądać w przypadku przekładni zębatej. Tu z kolei często bierze się pod uwagę stosunek liczby zębów:

i = z₁ + z₂/z ₁, gdzie:

• z₁ – to ilość zębów znajdujących się na napędzającym kole,
• z₂ – to ilość zębów na napędzanym kole.

Przełożenie kinematyczne – wzór

Wzór na kinematyczne przełożenie wygląda następująco:

i_1-2 = ω₁/ω₂, gdzie:

• ω₁ – oznacza prędkość kątową napędzającego koła,
• ω₂ – to kątowa prędkość napędzanego koła.

Stosunek ten można zamienić, podstawiając – zamiast prędkości kątowej – prędkość obrotową obu kół.

Przełożenia dynamiczne

Przy obliczaniu przełożenia dynamicznego, wykorzystuje się momenty obrotowe kół. I tym samym wartości te podstawia się do niniejszego wzoru:

i_1-2 = M₂ / M₁, gdzie:

• M₁ – oznacza moment obrotowy napędzającego koła,
• M₂ – to obrotowy moment napędzanego koła.

Zastosowanie przekładni mechanicznych

Przekładnie mechaniczne wykorzystuje się w każdej branży przemysłowej. Wystarczy dobrać odpowiednie rozwiązanie do wymagań aplikacji i warunków pracy. Przykładowo przekładnie zębate najczęściej stosuje się w branży farmaceutycznej, budowlanej, spożywczej, rolniczej czy tekstylnej. Ślimakowe rozwiązanie często montuje się w wycieraczkach samochodowych czy układach kierowniczych osobowych pojazdów. Modele cierne można znaleźć w obudowach skrzyni biegów czy w budowie maszyn, które napędzają produkcyjne taśmy. Przekładnia łańcuchowa natomiast najbardziej jest znana z napędzania motorów czy rowerów.