Mechanikos inžinerijos ir kasdienės kalbos srityje terminai „pavara“ ir „ratas“ dažnai vartojami pakaitomis. Tačiau nors jie turi tam tikrų konstrukcinių panašumų, jie atlieka skirtingas funkcijas mechaninėse sistemose. Ratas yra apskritas komponentas, skirtas pasukti aplink ašį. Tai vienas seniausių ir svarbiausių mechaninių išradimų, žymiai sumažinantis trintį ir palengvinantis sunkių krovinių gabenimą. Pavyzdžiai: automobilių ratai, dviračių ratai ir skriemuliai. Kita vertus, pavara yra dantytas ratas, kuris sujungia kitą dantytą ratą ar stotelę, kad būtų galima perduoti sukimo momentą ir judesį. Pavaros naudojamos norint pakeisti sukimosi judesio greitį, sukimo momentą ar kryptį.
Nors kasdienėje kalboje terminas „pavara“ kartais vartojamas laisvai, norint nurodyti bet kokį apskrito komponentą, susijusį su sukimosi judesiu, techniniuose ir inžinerijos kontekstuose labai svarbu atskirti pavaras ir ratus, kad būtų išvengta nesusipratimų. Apibendrinant galima pasakyti, kad pavaros yra specialiai suprojektuotos taip, kad būtų sujungtos su kitomis pavaromis ar stelažais, kad būtų galima perduoti judesį ir jėgą, tuo tarpu ratai pirmiausia naudojami transportavimui ir palaikymui.
Dideli pavarų ratai ir jų funkcijos
Didelis pavarų ratas, dar žinomas kaip didelė pavara, turi specifinį dizainą ir programas. Šie ratai turi dantis aplink jų apskritimą, kurie leidžia pavaroms perduoti sukimo momentą iš vieno veleno į kitą.
Pavarų panaudojimas įvairiose srityse
- Automobilių pramonė: Didelės pavaros naudojamos transmisijose, kad būtų galima reguliuoti greitį ir sukimo momentą transporto priemonėse.
- Pramoninės mašinos: Didelės pavaros yra įprastos sunkiose mašinose, tokiose kaip kranai, ekskavatoriai ir konvejerių sistemos, kur jos padeda perkelti galią ir valdyti sunkias apkrovas.
Krumpliaračiai naudojami galiai perduoti iš vienos mašinos dalies į kitą. Pavyzdžiui, dviračiuose tai yra pavara, kuri varo galinį ratą nuo pedalų. Panašiai automobilyje pavaros perduoda galią iš alkūninio veleno (sukamojo variklio veleno) į po automobiliu einantį veleną, kuris galiausiai varo ratus. Galime sujungti bet kokį skaičių pavarų, jos gali būti įvairių formų ir dydžių.
Pavarų dėžės veikimo principai
Kai perduodame elektrą iš vienos pavaros į kitą, galime padaryti vieną iš dviejų dalykų:
- Greičio didinimas: Jei sujungiate dvi pavaras, pirmoji pavara turi daugiau dantų nei antroji, antroji pavara turi suktis greičiau, kad išlaikytų tą patį greitį. Taigi toks išdėstymas reiškia, kad antrasis ratas sukasi greičiau nei pirmasis, bet su mažesne jėga.
- Krypties keitimas: Kai dvi krumpliaračiai susikerta, antroji visada sukasi priešinga kryptimi. Taigi, jei pirmasis sukasi pagal laikrodžio rodyklę, antrasis turi suktis prieš laikrodžio rodyklę.
Taip pat galime naudoti specialios formos krumpliaračius mašinos galiai pasukti kampu. Pavyzdžiui, automobilyje diferencialas (pavarų dėžė galiniais ratais varomos transporto priemonės galinės ašies viduryje) naudoja kūginę pavarą, kad pavaros veleno jėgą pasuktų 90 laipsnių kampu ir pasuktų galinius ratus.
Pavarų dėžė: Mechaninis įtaisas ir jo tipai
Pavarų dėžė yra mechaninis įtaisas, naudojamas padidinti/sumažinti sukimo momentą, mažinant/didinant greitį. Jį sudaro dvi ar daugiau pavarų, iš kurių viena yra varoma varikliu. Pavarų dėžės išėjimo greitis yra atvirkščiai proporcingas perdavimo santykiui. Pavarų dėžėms dažnai teikiama pirmenybė esant pastoviam greičiui, pvz., konvejeriams ir kranams, kurie gali padidinti sukimo momentą.
Pavarų dėžė susideda iš tam tikro skersmens varančiosios pavaros, prijungtos prie pavaros mechanizmo (elektros variklio, vėjo turbinos, dyzelinio variklio ir kt.) ir kitos, mažesnio ar didesnio skersmens pavaros, prijungtos prie varomos mechaninės apkrovos.
Tai tiesiog greičio/sukimo momento didinimo/mažinimo mechanizmas arba atvirkščiai. Tai mechaninis variklio priedas, paverčiantis variklį iš didelio greičio, mažo sukimo momento į mažo greičio, didelio sukimo momento arba atvirkščiai. Kartais „krumpliaračio galvutė“ važiuoja ant paskirstymo diržo ar grandinės su 1:1 perdavimo santykiu, kad sumažintų variklio vibracijų perdavimą apkrovai.
Dažnai nepastebima - pavaros galvutė sumažina variklio inerciją, atsižvelgiant į variklio perdavimo skaičiaus kvadrato santykį. Pavyzdžiui, jei montuosime 4:1 santykio reduktorių, 2000 aps./min. harmonizuosis iki 500 aps./min., tačiau apkrovos inercija sumažės 16 kartų.
Jei naudojama sliekinė pavara, sistema automatiškai užrakina mechanizmą (negalime perkelti krovinio, kol variklis nesisuka). Yra ir kitų, turinčių savo unikalias savybes (pavyzdžiui, rutuliniai sraigtai, kurie taip pat yra krumpliaračių galvutės, bet dažniausiai jų nevadiname krumpliaračio galvutėmis). Taip pat atkreipkite dėmesį, kad pavaros neveikia nemokamai, o tai reiškia, kad mes išleidžiame mažiau galios, o tai reiškia, kad pavaros turi tam tikrą efektyvumą.
Pavarų tipai
Yra įvairių tipų krumpliaračių: spurttiniai, planetiniai, vienpakopiai, daugiapakopiai, harmoniniai, spyruokliniai (cikloidiniai), sliekiniai ir kt.
Priekinių ratų pavaros funkcijos automobiliuose
Automobilio priekinių ratų pavaros (FWD) sistema turi keletą privalumų, kurie lemia jos populiarumą:
Privalumai
Maža kaina
Pirmasis gamintojų dėmesys projektuojant ir gaminant automobilius yra kaina. Priekinė pavara yra pigesnė nei galinė pavara, nepaisant konstrukcijos ir montavimo. Priekinė pavara nereikalauja užpakalinės pavaros ašies ir galinės pavarų dėžės. Varančioji traukinio dalis taip pat skiriasi nuo galinio varančiojo rato, kuriame yra mažiau komponentų ir didesnė koncentracija. Tai leidžia lengviau pritvirtinti kitas automobilio dalis, tokias kaip stabdžių sistema, alyvos grandinė ir išmetimo sistema.
Mažesnis svoris
Su tuo pačiu tūriu ir arklio galiomis, kuo lengvesnis automobilis, tuo lengviau jį pagreitinti, tuo trumpesnis stabdymo kelias ir tuo mažiau degalų. Priekinio pavaros mechaniniai komponentai yra mažiau ir paprastesni nei galinio varančiojo rato, todėl svorį galima sumažinti. Ir kadangi variklio ir transmisijos svoris yra pakrautas ant priekinių ratų kaip pavarų ratai, tai padeda tobulinti automobilio trauką, o tai yra labai naudinga slidžiam keliui.
Padidinta vidinė erdvė
Priekinei pavarai nereikia palikti vietos galinei pavarų įrangai ant grindų, kaip galinei pavarai, todėl yra daugiau erdvės panaudojimui.
Trūkumai
Manevringumas
Didžiausias priekinių ratų pavaros trūkumas yra tvarkymas. Idealus svorio paskirstymas tarp priekinės ir galinės ašies yra 50:50, tačiau tai reta ir sunku pasiekti. Kadangi koncentruota dalis yra sutelkta priekyje, galinis svoris tampa labai lengvas. Galiniai ratai gali lengvai prarasti sukibimą, ypač slidžiuose keliuose.
Per didelė priekinio rato apkrova
Priekinis ratas yra atsakingas už trauką ir vairavimą. Užduotis yra per daug, kad būtų tobula, vairo mechanizmas nėra pakankamai tikslus, kai paspartėja ir stabdoma, o priekinė ašis yra perpildyta, o galva ir kojos yra labiau akivaizdžios, o tai daro įtaką komfortui.
Sliekinės pavaros šlifavimo ratas
Sliekinės pavaros šlifavimo ratas yra specializuoto tipo abrazyvinis diskas, skirtas krumpliaračiams ir kitiems tiksliems komponentams šlifuoti ir poliruoti. Vienas iš pagrindinių sliekinės pavaros šlifavimo disko privalumų yra tai, kad juo galima pasiekti itin aukštą tikslumo ir paviršiaus apdailos lygį. Kitas sliekinės pavaros šlifavimo disko privalumas yra galimybė sutrumpinti mašinos nustatymo laiką ir pagerinti gamybos efektyvumą. Apskritai, sliekinės pavaros šlifavimo diskas yra pagrindinė naujovė abrazyvinių diskų pasaulyje ir gali turėti didelį poveikį įvairioms pramonės šakoms.