Gears: semua yang perlu Anda ketahui tentang sprocket ini

Los persneling Mereka berada dalam banyak mekanisme saat ini, dari jam analog, hingga mesin kendaraan, gearbox, melalui robot, printer, dan banyak sistem mekatronik lainnya. Berkat mereka, sistem transmisi dapat dibuat dan melampaui gerakan transmisi, mereka juga dapat mengubahnya.

Oleh karena itu, mereka adalah elemen yang sangat penting yang Anda harus tahu cara kerjanya Benar. Dengan begitu, Anda dapat menggunakan roda gigi yang tepat untuk proyek Anda dan lebih memahami cara pengoperasiannya ...

Apa itu roda gigi?

Ada sistem rantai, sistem katrol, roda gesekan, dll. Mereka semua sistem transmisi dengan kelebihan dan kekurangannya. Tetapi dari semuanya, sistem roda gigi menonjol, yang biasanya menjadi favorit karena propertinya:

• Mereka dapat menahan kekuatan besar karena gigi mereka tanpa tergelincir, seperti halnya dengan roda gesekan atau katrol.
• Ini adalah sistem reversibel, mampu mentransmisikan daya atau gerakan di kedua arah.
• Mereka memungkinkan kontrol gerakan yang sangat tepat, seperti yang dapat dilihat di motor stepper, Misalnya.
• Mereka memungkinkan untuk membuat sistem transmisi kompak terhadap rantai atau katrol.
• Ukuran yang berbeda dapat digabungkan untuk mengganggu rotasi setiap sumbu. Umumnya, ketika dua sproket digunakan, roda gigi yang lebih besar disebut roda dan pinion kecil.

Un roda gigi atau roda gigi itu tidak lebih dari sejenis roda dengan serangkaian gigi yang diukir di tepi luar atau dalam, tergantung pada jenis roda giginya. Sprocket ini akan bergerak berputar untuk menghasilkan torsi pada poros tempat mereka dipasang, dan mereka dapat dikelompokkan bersama untuk menghasilkan sistem roda gigi yang lebih kompleks, menyatukan giginya.

Jelas, untuk itu mungkin, jenis dan ukuran gigi harus cocok. Kalau tidak, mereka tidak akan cocok dan tidak cocok. Parameter ini dibahas di bagian selanjutnya ...

Bagian dari roda gigi

Agar dua roda gigi cocok bersama, diameter dan jumlah gigi dapat bervariasi, tetapi mereka harus menghormati serangkaian faktor yang membuat roda gigi serasi satu sama lain, seperti jenis gigi yang mereka gunakan, dimensi, dll.

Seperti yang Anda lihat pada gambar sebelumnya, ada beberapa bagian dalam roda gigi yang harus Anda ketahui:

• Septum atau lengan: itu adalah bagian yang bertugas menghubungkan mahkota dan kubus untuk mengirimkan gerakan. Mereka bisa lebih atau kurang tebal, dan komposisi serta kekuatannya akan sangat bergantung pada kekuatan dan berat. Kadang-kadang mereka biasanya ditusuk untuk mengurangi berat, di lain waktu partisi padat dipilih.
• The Cube: itu adalah bagian di mana poros transmisi gerakan terpasang dan yang melekat pada partisi.
• Korona: adalah area roda gigi tempat gigi dipotong. Ini adalah yang paling penting, karena kompatibilitas, perilaku, dan kinerja roda gigi akan bergantung padanya.
• Gigi: itu adalah salah satu gigi atau tonjolan mahkota. Gigi dapat dibagi menjadi beberapa bagian:
  • Puncak: adalah bagian luar atau ujung gigi.
  • Wajah dan sayap: adalah bagian atas dan bawah dari sisi gigi, yaitu permukaan kontak antara dua roda gigi yang bertautan.
  • Valle: itu adalah bagian bawah gigi atau area perantara antara dua gigi, di mana puncak roda bergigi lain yang akan dipasangkan dengannya.

Semua ini menghasilkan serangkaian geometri mahkota yang akan membedakan jenis dan sifat roda gigi:

• Lingkar akar: menandai lembah atau dasar gigi. Artinya, itu membatasi diameter dalam roda gigi.
• Lingkar primitif: menetapkan pembagian antara dua bagian sisi gigi: wajah dan sayap. Ini adalah parameter yang sangat penting, karena semua yang lain ditentukan berdasarkan itu. Ini akan membagi gigi menjadi dua bagian, dedendum dan addendum.
  • Kaki gigi atau dedendum: itu adalah area bawah gigi yang berada di antara lingkar asli dan lingkar akar.
  • Kepala gigi atau tambahan: area atas gigi, yang dimulai dari lingkar asli dan lingkar luar.
• Lingkar kepala- akan menandai puncak gigi, yaitu diameter luar roda gigi.

Seperti yang dapat Anda bayangkan, tergantung pada mahkota, diameter, dan jenis gigi, Anda dapat bervariasi gigi menurut:

• Jumlah gigi: itu akan menentukan rasio roda gigi dan merupakan salah satu parameter yang paling menentukan untuk menentukan perilakunya dalam sistem transmisi.
• Tinggi gigi: tinggi total, dari lembah ke punggung bukit.
• Langkah melingkar: jarak antara satu bagian gigi dengan bagian yang sama dari gigi berikutnya. Artinya, seberapa jauh jarak gigi, yang juga terkait dengan jumlahnya.
• Espesor: adalah ketebalan roda gigi.

Aplikasi roda gigi

itu aplikasi roda gigi ada banyak, seperti yang telah saya sebutkan. Beberapa aplikasi praktisnya adalah:

• Gearbox kendaraan.
• Motor stepper untuk kontrol putaran.
• Bom hidrolik.
• Mesin dari semua jenis, seperti elemen transmisi putaran atau gerakan.
• Mekanisme diferensial.
• Printer untuk memindahkan kepala atau rol.
• Robot untuk bagian yang bergerak.
• Mesin industri.
• Jam analog.
• Peralatan rumah tangga dengan bagian mekanis.
• Perangkat elektronik dengan bagian yang bergerak.
• Motor pembuka pintu.
• Mainan ponsel.
• Mesin pertanian.
• Aeronautika.
• Produksi energi (angin, panas, ...).
• dan sebagainya

Anda dapat memikirkan banyak aplikasi lain untuk proyek Anda dengan Arduino, robot, dll. Anda dapat mengotomatiskan banyak mekanisme dan bermain dengan kecepatan, dll.

Jenis roda gigi

Menurut giginya dan karakteristik roda gigi itu sendiri, Anda memiliki berbagai jenis roda gigi di ujung jari Anda, masing-masing dengan kelebihan dan kekurangannya, jadi penting untuk memilih yang tepat untuk setiap aplikasi.

Los jenis yang paling umum suara:

• Berbentuk silinder: digunakan untuk sumbu paralel.
  • Lurus: mereka adalah yang paling umum, digunakan ketika gigi sederhana dengan kecepatan tidak terlalu tinggi diperlukan.
  • Spiral: mereka adalah versi yang agak lebih maju dari yang sebelumnya. Di dalamnya gigi disusun dalam jalur heliks paralel di sekitar silinder (tunggal atau ganda). Mereka memiliki keunggulan yang jelas atas garis lurus, seperti menjadi lebih tenang, beroperasi pada kecepatan yang lebih tinggi, dapat mengirimkan lebih banyak daya, dan memiliki gerakan yang lebih seragam dan aman.
• Berbentuk kerucut: mereka digunakan untuk mentransmisikan gerakan antara sumbu yang ditempatkan pada sudut yang berbeda, bahkan pada 90º.
  • Lurus: mereka menggunakan gigi lurus dan berbagi karakteristik dengan yang silinder lurus.
  • Spiral: dalam hal ini mereka mendukung kecepatan dan kekuatan yang lebih tinggi, seperti yang terjadi pada heliks.
• gigi internal: bukannya gigi atau mahkota diukir di luar, mereka memilikinya di dalam. Mereka tidak biasa, tetapi mereka juga digunakan untuk aplikasi tertentu.
• Planetarium: itu adalah satu set roda gigi yang digunakan dalam sistem transmisi tertentu di mana ada roda gigi pusat di mana yang lebih kecil lainnya berputar. Itulah mengapa ia memiliki nama itu, karena mereka tampak mengorbit.
• Sekrup tak berujung: itu adalah gigi umum di beberapa mekanisme industri atau elektronik. Ini menggunakan roda gigi yang giginya dipotong menjadi bentuk spiral. Mereka menghasilkan kecepatan yang sangat konstan dan tanpa getaran atau kebisingan. Mereka dapat mentransmisikan ke roda bergigi lurus yang sumbunya miring ke sekrup tak berujung.
• Rak dan pinion: itu adalah seperangkat roda gigi yang juga umum dalam beberapa mekanisme dan yang memungkinkan gerakan putar dari suatu sumbu diubah menjadi gerakan linier atau sebaliknya.

Jika Anda hadir untuk Komposisinya, Anda juga dapat membedakan antara bahan seperti:

• Logam: mereka biasanya terbuat dari berbagai jenis baja, paduan tembaga, paduan aluminium, besi cor atau besi cor abu-abu, paduan magnesium, dll.
• Plastik: mereka digunakan dalam elektronik, mainan, dll. Mereka adalah roda gigi polikarbonat, poliamida atau PVC, resin asetal, PEEK polyetheretherketone, polytetrafluoroethylene (PTFE), dan polimer kristal cair (LCP).
• Madera: mereka tidak umum, hanya dalam mekanisme lama atau mainan tertentu.
• lain: kemungkinan besar untuk kasus yang sangat spesifik serat atau bahan tertentu digunakan.

Gearnya beli dimana?

Anda temukan berbagai jenis roda gigi di banyak toko mekanik atau elektronik. Sebagai contoh, berikut beberapa contohnya:

• Perlengkapan motor plastik. Dengan 64 jenis yang berbeda.
• Produk tidak ditemukan.
• Kit dari 16 bagian logam yang berbeda, termasuk heliks.
• Kit gigi spindel plastik.

Produk-produk ini berukuran kecil, jika Anda membutuhkan roda gigi yang lebih besar kemungkinan Anda tidak akan menemukannya dengan mudah. Juga, jika Anda membutuhkan sesuatu yang sangat spesifik, banyak bengkel turner dapat buat kamu. itu Printer 3D mereka juga membantu pembuat untuk membuat peralatan mereka sendiri.

Perhitungan dasar untuk sistem sproket

Seperti yang Anda lihat di GIF ini, Anda harus memahami bahwa ketika dua roda gigi bertautan, kedua sumbu akan berputar ke arah yang berlawanan dan tidak dalam arti yang sama. Seperti yang Anda lihat, jika Anda melihat rue bergerigi merah itu berbelok ke kanan, sedangkan yang biru berbelok ke kiri.

Oleh karena itu, untuk sumbu berputar ke arah yang sama perlu menambahkan roda tambahan lain, seperti roda hijau. Dengan begitu, merah dan hijau berputar ke arah yang sama. Ini karena, saat biru diputar ke kiri, saat menggunakan biru-hijau, hijau akan membalikkan arah rotasi lagi, menyinkronkan dengan merah.

Hal lain yang bisa diapresiasi dalam GIF itu adalah kecepatan putar. Jika semua roda gigi memiliki diameter dan jumlah gigi yang sama, semua poros akan berputar dengan kecepatan yang sama. Di sisi lain, ketika jumlah / diameter gigi diubah, kecepatannya juga berubah. Seperti yang Anda lihat dalam kasus ini, merah adalah yang berputar paling cepat, karena diameternya lebih kecil, sedangkan biru berputar dengan kecepatan sedang dan hijau adalah yang berputar paling lambat.

Menanggapi hal ini, adalah mungkin untuk berpikir bahwa bermain dengan ukuran kecepatan dapat diubah. Anda benar, seperti halnya sepeda dapat melakukannya dengan roda gigi atau gearbox melakukannya dengan rasio roda gigi mobil. Dan tidak hanya itu, Anda juga bisa melakukan perhitungan kecepatan putar.

Saat Anda memiliki dua roda gigi yang terhubung, satu kecil (pinion) dan besar lainnya (roda), berikut ini dapat terjadi:

• Jika kita membayangkan bahwa motor atau traksi diterapkan pada pinion dan roda digerakkan, meskipun pinion berputar dengan kecepatan tinggi, memiliki roda yang lebih besar, itu akan memperlambatnya, bertindak sebagai reduktor. Hanya jika ukurannya sama (pinion = roda) kedua poros akan berputar dengan kecepatan yang sama.
• Di sisi lain, jika kita membayangkan bahwa roda yang memiliki traksi dan kecepatan diterapkan, meskipun rendah, pinion akan berputar lebih cepat, karena ukurannya yang kecil bertindak sebagai pengali.

Perhitungan transmisi gigi

Setelah Anda memahami ini, Anda dapat melakukan perhitungan sistem transmisi sederhana antara dua roda gigi dengan menerapkan rumusnya:

N1 Z1 = N2 Z2

Dimana Z adalah jumlah gigi roda gigi 1 dan 2 yang menyatu dan N adalah kecepatan putaran poros dalam RPM (putaran per menit atau putaran per menit). Untuk ejemplo, bayangkan dalam GIF di atas, untuk menyederhanakan:

• Merah (penggerak) = 4 gigi dan motor menerapkan kecepatan putaran ke porosnya sebesar 7 RPM.
• Biru = 8 gigi
• Hijau = 16 gigi

Jika Anda ingin menghitung putaran dalam sistem ini, Anda harus terlebih dahulu menghitung kecepatan biru:

4 7 = 8 z

z = 4 7/8

z = 3.5 RPM

Artinya, sumbu biru akan berputar pada 3.5 RPM, agak lebih lambat dari 4 RPM yang merah. Jika Anda ingin menghitung pergantian hijau, sekarang Anda tahu kecepatan biru:

8 3.5 = 16 z

z = 8 3.5/16

z = 1.75

Seperti yang Anda lihat, hijau akan berputar pada 1.75 RPM, yang lebih lambat dari biru dan hijau. Dan apa jadinya jika motor terletak pada sumbu hijau dan roda penggerak berputar pada 4 RPM, maka putarannya menjadi 8 RPM untuk warna biru, 16 RPM untuk warna merah.

Dengan demikian, ketika roda penggerak kecil, kecepatan yang lebih rendah dicapai pada poros akhir, tetapi kekuatannya lebih besar. Jika roda besar yang membawa traksi, roda kecil mencapai kecepatan yang lebih besar, tetapi kekuatannya lebih kecil. Karena disana kekuatan atau torsi berbeda? Lihatlah rumus ini:

P = T

Dimana P adalah daya yang ditransmisikan oleh poros dalam watt (W), T adalah torsi yang dikembangkan (Nm), ω kecepatan sudut di mana poros berputar (rad / s). Jika daya motor dipertahankan dan kecepatan putaran dikalikan atau dikurangi, maka T juga diubah, hal yang sama terjadi jika T dijaga konstan dan kecepatan divariasikan, maka P diubah.

Anda mungkin juga ingin menghitung jika sebuah sumbu berputar pada X RPM, berapa banyak yang akan maju secara linier, yaitu, kecepatan linier. Misalnya, bayangkan bahwa pada sumbu merah Anda memiliki motor DC dan pada sumbu hijau Anda telah menempatkan roda sehingga motor bergerak di permukaan. Seberapa cepat itu akan pergi?

Untuk melakukan ini, Anda hanya perlu menghitung lingkar ban yang telah Anda pasang. Untuk melakukan ini, kalikan diameter dengan Pi dan itu akan memberi Anda keliling. Mengetahui apa yang dapat dilakukan roda pada setiap putaran dan dengan memperhitungkan putaran setiap menit, kecepatan linier dapat diperoleh ...

Di sini saya menunjukkan video sehingga Anda dapat memahami ini dengan cara yang lebih baik:

Perhitungan untuk cacing dan sproket

Mengenai gigi cacing dan sproket, dapat dihitung dengan rumus :

i = 1 / Z

Ini karena sekrup dianggap dalam sistem ini sebagai sproket gigi tunggal yang telah dipotong secara heliks. Jadi jika Anda memiliki sproket 60 gigi, misalnya, maka itu akan menjadi 1/60 (ini berarti sekrup harus berputar 60 kali agar sproket menyelesaikan 1 putaran). Selain itu, merupakan mekanisme yang tidak dapat dibalik seperti yang lain, yaitu sprocket tidak dapat diputar sehingga cacing berputar, hanya cacing yang bisa menjadi poros penggerak di sini.

Perhitungan rak dan pinion

Untuk sistem Rak dan pinion, perhitungan berubah lagi, dalam hal ini adalah:

V = (p Z N) / 60

Yaitu, kalikan pitch gigi pinion (dalam meter), dengan jumlah gigi pinion, dan dengan jumlah putaran pinion (dalam RPM). Dan itu dibagi 60. Misalnya, bayangkan Anda memiliki sistem dengan pinion 30 gigi, pitch 0.025m, dan kecepatan putaran 40 RPM:

V = (0.025) / 30

V = 0.5 m / s

Artinya, itu akan maju setengah meter setiap detik. Dan, dalam hal ini, ya itu reversibelArtinya, jika rak digerakkan secara membujur, maka pinion dapat dibuat berputar.

Anda bahkan dapat menghitung berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk menempuh jarak dengan memperhitungkan rumus untuk gerakan garis seragam (v = d / t), yaitu jika kecepatan sama dengan jarak dibagi waktu, maka waktu dibersihkan:

t = d / v

Oleh karena itu, sudah mengetahui kecepatan dan jarak yang ingin Anda hitung, misalnya, bayangkan Anda ingin menghitung berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk menempuh jarak 1 meter:

t = 1 / 0.5

t = 2 detik

Saya harap saya telah membantu Anda mendapatkan setidaknya pengetahuan paling penting tentang roda gigi, sehingga Anda memahami cara kerjanya dan bagaimana Anda dapat menggunakannya untuk keuntungan Anda dalam proyek masa depan Anda.