Page 71 - Inżynieria & Utrzymanie Ruchu - Styczeń / luty 2020

jej budowie. Zależy ona w dużej mie-
rze od typu urządzenia, jednak wykazuje też pewne cechy wspólne dla wszystkich mechanicznych układów przeniesienia napędu. Pierwszą i najważniejszą z nich jest występowanie dwóch lub więcej ele- mentów (najczęściej obrotowych), których ruch względem siebie umożliwia przeno- szenie energii mechanicznej, niekiedy na znaczne odległości. Aby móc jednocze- śnie zmieniać parametry transferowanej mocy, elementy te muszą wykazywać się różną wielkością, określaną najczęściej na podstawie ich średnicy lub liczby zębów (w przypadku przekładni zębatych).
Przekładnie przekazują napęd na dwa podstawowe sposoby: bezpośrednio lub pośrednio. W pierwszym przypadku trans- fer energii odbywa się pomiędzy dwoma lub więcej komponentami bez elementów pośredniczących (np. przekładnia cierna czy zębata). W drugim do przeniesienia napędu niezbędny jest dodatkowy ele- ment – cięgno lub łańcuch, który umoż- liwia zwiększenie dystansu między silni- kiem a układem roboczym.
W każdym z tych przypadków ener- gia mechaniczna przekazywana jest bez- pośrednio, tj. bez przekształcania w inny rodzaj energii (hydrauliczną, elektryczną), aby na wyjściu układu ponownie zamie- nić ją w energię mechaniczną. Znacz-
nie zwiększa to niezawodność tego typu mechanizmów, ale też może prowadzić do dużych strat mocy wskutek niskiej spraw- ności poszczególnych z nich. Najwięk-
sze straty wykazują przekładnie cierne
(w tym pasowe), w których napęd prze- noszony jest przez tarcie między dwoma elementami. Wyższą sprawnością cechują się przekładnie kształtowe (łańcuchowe
i zębate), w których poszczególne ele- menty zazębiają się ze sobą, co ogranicza ich ślizganie się m.in. przy dużych obcią- żeniach układu.
Nie tylko przenoszenie energii
Choć każda przekładnia mechaniczna służy do przenoszenia napędu, mogą one realizować wiele dodatkowych, praktycz- nych funkcji. Najbardziej powszechną
jest zmiana prędkości i momentu obro- towego, tj. zmiana przełożenia. Przeło- żenie, czyli stosunek prędkości kątowej wału napędzającego do prędkości kątowej wału napędzanego, jest definiowane licz- bowo, bez podawania jednostek metrycz-
nych. Jeśli na obu wałach przełożenie jest jednakowe, jego wartość wynosi 1. Odpo- wiednio: wartość <1 oznacza, że pręd- kość kątowa na wyjściu układu maleje przy jednoczesnym wzroście momentu obrotowego, zaś dla wartości >1 – rośnie, podczas gdy moment obrotowy maleje. Stąd w pierwszym przypadku przekład- nia określana jest mianem reduktora,
a w drugim – multiplikatora.
To jednak nie jedyne funkcje prze- kładni mechanicznych: dzięki odpowied- niej konstrukcji mogą one także zmieniać kierunek ruchu obrotowego, a w przy- padku przekładni pośrednich (z cięgnem) – przenosić energię na odległość. Zasto- sowanie listwy zębatej umożliwia zmianę ruchu obrotowego na liniowy i odwrotnie. Zaś dzięki połączeniu kilku przekładni można tworzyć złożone mechanizmy
z funkcją regulacji prędkości i momentu obrotowego.
Kiedy przekładnia jest niezbędna?
Analizując wymienione funkcje, można na ich podstawie określić sytuacje, w któ- rych zastosowanie przekładni okazuje się konieczne lub wielce pożądane. W prak- tyce ich lista stanowi podstawowe narzę- dzie pracy konstruktorów, pozwalając na wstępie odpowiedzieć na elementarne pytanie: czy przekładnia jest w ogóle potrzebna?
Według teoretyków decyzja o jej zaku- pie jest najczęściej podyktowana wzglę- dami funkcjonalnymi, konstrukcyjnymi lub ekonomicznymi, a w praktyce wynika po trosze z każdego z nich. W pierw-
szej grupie znalazły się takie aspekty,
jak konieczność dostosowania prędko-
ści obrotowej napędu do maszyny robo- czej, zmiana kierunku obrotów czy zwięk- szenie momentu obrotowego w stosunku do możliwości silnika. Przekładnie są również przydatne wówczas, gdy ener- gia musi być przeniesiona na pewną odle- głość lub gdy istnieje potrzeba zmniejsze- nia gabarytów maszyny przez równoległe ustawienie silnika i układu roboczego.
Z kolei z ekonomicznego punktu widzenia najistotniejsze znaczenie ma fakt, że dzięki przekładni można zastoso- wać jeden napęd do zasilania kilku ukła- dów roboczych, a także ograniczyć koszty zakupu silnika, inwestując w tańszą jed- nostkę z przekładnią wielostopniową, która umożliwia zwiększenie zakresu prędkości obrotowej maszyny.
Przekładnie cierne
Określenie zakresu zastosowań i funk- cji przekładni ma kluczowe znaczenie
w procesie jej doboru. W praktyce to one bowiem decydują, jaki typ układu prze- niesienia napędu najlepiej sprawdzi się w danej aplikacji.
www.utrzymanieruchu.pl
Przenośne planetarium z Antykithiry
Jednym z najstarszych zachowanych układów przeniesienia napędu bazu- jących na przekładniach mechanicz- nych jest tzw. mechanizm z Antyki- thiry. Znaleziony we wraku statku przyrząd składa się z 37 kół zębatych o średnicy od 1 do 17 cm, poruszają- cych wskazówkami tarczy. Jego wska- zania umożliwiają m.in. odczytanie ruchu Słońca i Księżyca względem kalendarza egipskiego, określenie fazy księżyca i pozycji pięciu znanych wówczas planet, a nawet przewidy- wanie zaćmienia obu ciał niebieskich oraz wschodów i zachodów waż- niejszych gwiazd i gwiazdozbiorów. Wykonane z brązu koła osadzone zostały w drewnianej ramie o wymia- rach zaledwie 33×17×9 cm. Odkry- cie mechanizmu rzuciło nowe świa- tło na poziom zaawansowania tech- nologicznego starożytnych Greków. Wystarczy wspomnieć, że pierwsze konstrukcje o podobnej złożoności pojawiły się dopiero w epoce rene- sansu – niemal 15 wieków po stwo- rzeniu mechanizmu z Antykithiry.
STYCZEŃ/LUTY 2020
69
Źródło: Wikimedia CC