Fisika

Masjienontwerp 101: ratverhoudings

Masjienontwerp 101: ratverhoudings

Ratverhoudings is 'n kernwetenskap agter byna elke masjien in die moderne era. Dit kan krag en doeltreffendheid maksimeer en is gebaseer op eenvoudige wiskunde. So, hoe werk hulle?

As u elke dag met ratverhoudings werk, is hierdie berig waarskynlik nie vir u nie. Maar as u u begrip van hierdie noodsaaklike element van masjienontwerp wil verbeter, hou aan om te lees.

Ratverhoudings is eenvoudig, solank u die wiskunde agter sirkels verstaan. Ek spaar u die wiskunde op die laerskool, maar dit is belangrik om te weet dat die omtrek van 'n sirkel verband hou met die deursnee van 'n sirkel. Hierdie wiskunde is belangrik in die ontwerp van die ratverhouding.

Die basiese beginsels van die ratverhoudings en die ontwerp van die ratverhouding

Om die ratverhoudings te begin verstaan, is dit die maklikste as ons begin om die tande van die ratte te verwyder. Stel jou voor dat twee sirkels teen mekaar rol, en aanvaar dat hulle nie gly nie, net soos die Fisika van die universiteit 1. Gee sirkel een 'n deursnee van 2,54 duim. Die vermenigvuldiging hiervan met pi laat ons 'n omtrek van 8 duimof, met ander woorde, een volle rotasie van die sirkel sal lei tot 8 duim van verplasing.

Gee sirkel twee 'n deursnee van .3175 duim, gee ons 'n omtrek van 1 duim. As hierdie twee sirkels saamrol, sal hulle die ratverhouding hê 8: 1, sedert sirkel een het 'n omtrek8 keer so groot soos sirkel twee. 'N Ratverhouding van 8: 1 beteken daardie sirkel twee draai 8 keer vir elke keer as die sirkel een keer draai. Moet nog nie op my aan die slaap raak nie; ons gaan al hoe meer ingewikkeld raak.

Ratte is nie sirkels nie, want soos u weet, het dit tande. Ratte moet tande hê, want daar is nie oneindige wrywing tussen twee rollende sirkels in die regte wêreld nie. Tande maak presiese ratverhoudings ook baie maklik om te bereik.

In plaas daarvan dat u die diameters van die ratte moet hanteer, kan u die aantal tande op 'n rat gebruik om baie presiese verhoudings te verkry. Ratverhoudings is nooit net willekeurige waardes nie, maar is baie afhanklik van die nodige wringkrag en kraglewering, sowel as die rat- en materiaalsterkte. As u byvoorbeeld 'n ratverhouding van 3.57:1, sou dit moontlik wees om te ontwerp twee versoenbare ratte, een met 75 tande en nog een met 21.

VERWANTE: HIERDIE GEBRUIKTE TURBOFAN IS 15 PROSENT MEER EFFEKTIEF AS ANDER LUGVLIEGMOTORS

Nog 'n groot aspek wat die tande gebruik in ratte speel, is die vervaardigingstoleransies. Die meeste ratte kan met taamlike wye toleransies gebou word, en ons weet dat hoe strenger 'n toleransie word, hoe duurder is dit om te vervaardig. Tande laat toe dat die vervaardiging van ratte met vasgestelde diameters ietwat wisselend is, wat beteken dat vervaardiging goedkoper is. In wese word tande 'n buffer wat voorsiening maak vir onvolmaakthede in die vervaardiging van toerusting.

Berekening van ratverhoudings in masjienontwerp

Die basiese ratverhouding is redelik eenvoudig om te verstaan, maar dit kan ook baie ingewikkelder raak. Groot spanwydte, wat treine genoem word, is dikwels nodig in die ontwerp van masjiene. Dit bestaan ​​uit baie ratte wat dikwels opmekaar gestapel of gelê word. Ratte is nodig om meer robuuste ratverhoudings te verkry, sowel as om die draairigting te beïnvloed. Sedert twee gekoppel ratte sal in teenoorgestelde rigtings draai, en treine is dikwels nodig om krag deur spesifieke verhoudings te vertaal sonder om die rotasie te beïnvloed.

Gebruik byvoorbeeld a drie-rat rat,met 'n ratverhouding van 1:5, sou a lewer 2500% toename in rotasiesnelheid, terwyl die uitset in dieselfde rigting as die inset gehou word. Om 'n meer konkrete voorbeeld te gee, 'n motor wat toegepas het 100 RPM aan die begin van die einde van hierdie treintrein sou uithaal 2500 toere aan die ander kant in dieselfde rigting. U kan ook omdraai waar die krag aangewend word en stap af a 2500 toere motor na 'n uitset van 100 RPM. Met hierdie veranderinge kan u die wringkrag sowel as die spoed aanpas.

VERWANTE: FUTURISTIESE RUSSIESE INFANTRY RAT ONTVANG KERNVESTIGDE OPGRADERING

Meer ingewikkelde kombinasies van ratte en ratverhoudings lewer interessante masjienontwerpe op. Teoreties is die ratverhoudings eenvoudig, maar as 'n ingenieur kan u betrokke raak by ingewikkelde hefboomontwerpe wat net 'n bietjie oorweldigend lyk. Soos met ander ingenieursvaardighede, neem dit tyd om vaardighede in die ontwerp van ratverhoudings ten volle te ontwikkel.

Transmissies - praktiese toepassings van ratverhoudings

Transmissies is van die beste voorbeelde van die praktiese toepassing van ratverhoudings. Enigiemand wat in 'n motor of ander motorfiets gery het, het voordeel getrek uit die uitsendings in die een of ander vorm. En elke transmissie is in wese net 'n klomp ratte en ratverhoudings wat nou aan mekaar gepak is. Kyk na die ongelooflike nuttige video van Learn Engineering hieronder vir meer inligting oor hoe handratkassies werk.

Dit is belangrik om daarop te let dat handbedrywighede by motorvervaardigers nie in onguns is nie, aangesien dit nie maklik is om in hibried- of elektriese voertuie te gebruik nie, maar dat dit byna identies funksioneer soos die outomatiese transmissies werk. Die grootste verskil is in hoe die ratte geskuif word.

VERWANTE: VYF TENDENSE wat die motorbedryf in 2020 vorm

Handratkaste sal optree deur die gebruiker (om die ratkas en koppelaar te skuif) om te skakel, terwyl outomatiese transmissies die insette van die motor se boordrekenaar of, in baie vroeë modelle, van meganiese insette vanaf die motorsnelheid of die enjin van die motor gebruik.


Kyk die video: Webinar Machineveiligheid (Junie 2021).