Скорость вращения шестерен: как размер и обороты влияют на передачу мощности

Скорость вращения шестерни — это мера того, как быстро вращается шестерня, часто в отношении к вращению других шестерен. Относительный размер шестерен в шестеренной системе — это очень строго контролируемый фактор. Это связано с тем, что шестерни способны передавать мощность из одной системы в другую. Размер шестерен напрямую влияет на скорость вращения, которая, в свою очередь, напрямую влияет на количество перемещаемой мощности из одной области системы в другую. Скорость вращения обычно выражается в оборотах в минуту (об/мин) или как отношение к другой системе.

Основы вращения шестерен

Основы вращения шестерен на самом деле довольно просты. Поскольку шестерни имеют вцепляющиеся зубья, они вынуждены двигаться с постоянной скоростью. Если одна шестерня останавливается, останавливаются и все остальные соединенные шестерни. Это, в свою очередь, останавливает каждую шестерню, с которой они соединены, которая останавливает еще больше, и так далее. Единственная альтернатива остановке — полный механический сбой; зубья шестерни срываются, или сама шестерня разваливается.

Расчет передаточного числа и мощности

Чтобы определить скорость вращения двух взаимосвязанных шестерен, человеку достаточно посчитать их зубья. Если ведущая шестерня имеет 25 зубьев, а ведомая — 50, то передаточное число составляет 25:50 или 1:2. Один оборот ведущей шестерни равен половине оборота ведомой шестерни. Это означает, что ведущая шестерня вращается в два раза быстрее ведомой, и поскольку шестерни неразрывно соединены, так оно и будет всегда.

Это отношение выражает не только скорость вращения, но и мощность. Поскольку ведущая шестерня вращается быстрее ведомой, она передает в систему больше мощности. Энергия, которую ведущая шестерня производит за два оборота, равна мощности, которую большая шестерня производит за один, поэтому она удваивает свою доступную мощность. Именно поэтому более низкие передачи в автомобиле передают больше мощности на колеса; медленнее движущиеся низкие передачи имеют больше мощности, чем быстрее движущиеся высокие передачи. Мощность двигателя умножается на отношение шестеренной системы.

Выражение скорости в оборотах в минуту (RPM)

Другой распространенный способ выражения скорости вращения — об/мин. Это обычно довольно прямой процесс, включающий подсчет количества оборотов, которые шестерня делает за минуту, или определение того, сколько времени требуется для одного оборота, и умножения или деления этого числа на минуту. Если шестерня делает 1,5 оборота в секунду, пользователь просто умножает это, чтобы найти, что у неё 90 об/мин. Если она делает один оборот каждые четыре минуты, пользователь делит, чтобы найти её 0,25 об/мин.