Zaloguj się
Wszystkie
28 listopada 2025
37
W artykule zajmiemy się różnymi przekładniami i mechanizmami pokrewnymi, omówimy także zasady projektowania tychże pod kątem druku 3D. Przekładnie posłużą nam w przyszłości do zwiększenia precyzji potencjometrów czy kondensatorów lub cewek strojeniowych. Przy okazji przedstawiony zostanie też unikalny induktor regulowany, teraz nieco już zapomniany wariometr. Zacznijmy jednak od podstaw.
Przekładnie i pokrewne mechanizmy oraz prawa nimi rządzące
Każdy, kto używał tanich zasilaczy warsztatowych czy laboratoryjnych, spotkał się z problemem niezbyt precyzyjnych potencjometrów do regulacji nastaw napięcia i prądu. Projektanci rozwiązują ten problem rozdzielając regulację na osobne potencjometry do regulacji zgrubnej i precyzyjnej. Wykonując własny zasilacz (lub modyfikując już posiadany) można zastąpić dwa tanie potencjometry droższym potencjometrem wieloobrotowym. Jeśli jednak wykonujemy od razu obudowę, to można się pokusić o dodanie przekładni, która zmieni zwykły potencjometr w potencjometr wieloobrotowy. W radioodbiornikach analogowych czasami stosowano formę przekładni opartą na lince, która nie tylko zwiększała precyzję strojenia radia, ale też stanowiła napęd skali. W starszych modelach stosowano też agregaty strojeniowe, które miały własną przekładnię wykonaną z mosiądzu. Z kolei odbiorniki samochodowe często były strojone za pomocą cewek, z których przekładnia wysuwała bądź wsuwała rdzenie ferrytowe. Takie rozwiązanie było bardziej odporne na wibracje niż kondensatory strojeniowe, w których drgania poszczególnych płytek przekładały się na zmiany pojemności (zjawisko to stosowane jest do dzisiaj w mikrofonach pojemnościowych).
Istnieje wiele typów przekładni. Podstawowe rodzaje, które nas interesują, to przekładnie zębate proste, ślimakowe i pasowe. Spojrzymy też na typ spotykany w starych radioodbiornikach, czyli przekładnie oparte na lince i parze kabestanów.
Należy też pamiętać o przekładni ciernej, spotykanej np. w magnetofonach, w których to ograniczała maksymalny moment obrotowy, jaki mógł działać na taśmę. Takie proste rozwiązanie pozwalało chronić ją przed zerwaniem, kompensując też zmienną średnicę nawiniętej już taśmy, co zmieniało prędkość obrotową szpulki (im więcej nawinięto taśmy, tym wolniej należy zwijać ją przy tej samej prędkości liniowej jej przesuwu). My skorzystamy z przekładni ciernej do ochrony potencjometru czy innego elementu regulacyjnego przed uszkodzeniem. Zanim jednak przejdziemy do praktyki, musimy zapoznać się z prawami rządzącymi przekładniami.
Przekładnia przypomina swoim działaniem dźwignię. Podobnie jak ona daje nam bowiem przewagę mechaniczną. W przypadku dźwigni przewaga ta zależy od stosunku odległości punktów przyłożenia i odbioru siły od punktu podparcia. W przypadku przekładni mamy do czynienia ze stosunkiem średnic kół (lub liczby ich zębów) do przyłożonego momentu obrotowego. W przypadku dźwigni im większa odległość od punktu podparcia, tym mniejsza jest siła potrzebna do wykonania pracy, ale zarazem potrzeba też większego ruchu (na dłuższej trajektorii). W przypadku przekładni jest odwrotnie: mniejsze koło (lub o mniejszej liczbie zębów) wymaga mniejszego momentu obrotowego, ale musi wykonać więcej obrotów, by przyłożyć duży moment obrotowy przy jednym obrocie większego koła (o większej liczbie zębów). Załóżmy, że mamy do czynienia z przekładnią łańcuchową, gdzie jedna zębatka ma 16 zębów, a druga 80 zębów. Stosunek liczb zębów wynosi 80:16, czyli 5:1. Wykonując jeden obrót dużą zębatką spowodujemy 5 obrotów małej zębatki, ale jej moment obrotowy z tego powodu będzie stanowił 1/5 momentu przyłożonego do większego koła. Działa to też w drugą stronę: obracając małą zębatką 5 razy wykonamy jeden pełen obrót dużej zębatki, ale uzyskamy na niej 5 razy większy moment obrotowy. Czytelnik od razu zauważy, że mamy do czynienia z sytuacją analogiczną do zwykłego transformatora, który zmienia większe napięcie (liczbę obrotów) przy mniejszym prądzie (momencie obrotowym) na mniejsze napięcie (liczbę obrotów), ale i większy prąd (moment obrotowy). Moc (wykonana praca) pozostaje stała, oczywiście przy założeniu, że pomijamy udział strat energii (przyp. red.).
Przekładnie pasowe
Wróćmy do typów przekładni. Pierwszym z nich jest przekładnia pasowa, w której stosunek średnic kół pasowych określa przełożenie. Przekładnie pasowe dzielą się dalej na cierne i zębate. W przekładniach pasowych ciernych siła tarcia między kołami pasowymi a paskiem zapewnia transfer energii. Paski i koła mogą mieć różne profile zwiększające siłę tarcia oraz dodatkowe mechanizmy napinające pasek. W przekładniach pasowych zębatych oba koła oraz pasek mają zęby, które eliminują wymóg dużej siły tarcia. W tym przypadku mechanizm napinający ma na celu zapobieganie przeskakiwaniu paska, gdy jedno z kół natrafia na duży opór, mogący doprowadzić do niszczenia paska i kół. Paski zębate są stosowane tam, gdzie – poza przełożeniem napędu i transferem energii na odległość – ważne jest też zachowanie zależności pozycji kątowych obu kół względem siebie. Niezależnie od odmiany technologicznej wszystkie przekładnie pasowe pozwalają na transfer ograniczonej ilości energii – zbyt duży wymagany moment obrotowy na jednym kole spowoduje, że pas cierny będzie się ślizgał, a pasek zębaty może pęknąć. Ponadto pasy też mogą się z czasem rozciągać oraz zużywać. Dlatego tam, gdzie pasek jest zbyt słaby, stosuje się przekładnie łańcuchowe – te działają analogicznie, z tą różnicą, że przełożenie wylicza się z liczby zębów, a nie stosunku średnic kół.
NAPISZ DO AUTORA
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
