Viðfangsefni:
- Sólarbúnaður, burðarbúnaður og hringbúnaður
- Sjálfskiptur gírkassi
- Gírskiptingar á plánetukerfi
- Reiknaðu fyrsta gírhlutfallið
- Reiknaðu annars gírhlutfallið
- Reiknaðu þriðja gírhlutfallið
Sólargír, burðarbúnaður og hringbúnaður:
Plánetubúnaðarkerfi samanstendur af að minnsta kosti einu setti gíra, hver með sólargír, burðarbúnaði og hringgír. Því er þörf á grunnþekkingu um virkni plánetukerfisins (svo sem að snúa sólargírnum, burðarbúnaði með gervihnattargírum og hringgírnum, sjá bls. sjálfskiptur gírkassi).
Hér að neðan er mynd af gírsetti þar sem sólargírinn er grænn, burðarbúnaðurinn með gervihnattargírunum er blár og hringgírinn rauður. Það sést vel að gírsettinu er skipt í tvennt. Reiknað er með jöfnum og því skiptir ekki máli þó öllu sé deilt með tveimur. Eftir allt saman eru hlutföllin þau sömu.
Nánar á þessari síðu munum við reikna út með hlutföllunum Z, D og R. Með því að fylgja línunum sem tengja saman ýmis plánetukerfi er hægt að ákvarða heildarflutningshlutfall viðkomandi gírs með því að nota hlutföll allra Z, D og R. .
Sjálfskiptur gírkassi:
Hefðbundinn sjálfskiptur gírkassi virkar með því að skipta á milli mismunandi plánetukerfa, sjá kaflann sjálfskiptur gírkassi.
Hér að neðan er skýringarmynd af fjórum settum plánetukírkerfa í sjálfskiptingu. Það eru þrjú kerfi fyrir framgírinn og eitt fyrir afturábak. Rauða línan gefur til kynna stefnu kraftanna í gegnum sjálfskiptingu; frá vinstri (vélarhlið með togibreytir) í gegnum allan hlutann með plánetukerfi (svörtum línum) að tengingu skrúfuássins. Ef þú skoðar kerfin í gírkassanum vel þá sérðu að myndin hér að ofan er fengin af þeim. Fjögur kerfi eru notuð í gírkassann, hvert með Z, D og R (sólgír, burðargrind og hringgír).
Plánetukírkerfin eru samhverf fyrir ofan og neðan miðlínu. Það er engin önnur leið, því innréttingin snýst við akstur. Til að fá innsýn í hvað gerist þegar gír er settur í, hafa knúnir hlutar plánetukerfisins á myndinni hér að neðan einnig verið auðkenndir með rauðu:
Á myndinni hér að ofan er gír 1 í gangi. Til að kveikja á gír 1 verður að tengja kúplingu. Þessi hlekkur er sýndur í bláu. Með lokaðri tengingu og annarri knúinni hlið plánetukerfisins verður einn hluti líka að snúast. Í því tilviki ræður stærð hlutanna skiptingarhlutfallinu (hugsaðu um lítinn inntaksgír og stóran gír; stóri gírinn snýst þá hægar. Ef stóri gírinn var með tvöfalt fleiri tennur en lítill gír, þá hlutfallið væri 1:2).
Í grundvallaratriðum á þetta einnig við um sjálfskiptingu; stærð hringgírsins, sólargíranna og gervihnattagíranna eru mismunandi í öllum fjórum kerfunum. Nú geturðu sennilega ímyndað þér að þegar önnur kúpling er spennt (t.d. kerfið vinstra megin) hafi hraðinn á úttaksásnum breyst.
Nánar á þessari síðu eru myndir, útskýringar og útreikningar útskýrt hvernig plánetugírkerfum í sjálfskiptingu er skipt í akstri.
Gírskiptingar á plánetukerfi:
Við ætlum nú að skoða efri helming gírkassans (vegna þess að kassinn er samhverfur fyrir ofan og neðan, sjá myndina hér að neðan). Út frá þessari mynd munum við ákvarða sendingar síðar á síðunni. Fyrir ofan kerfin segir hvaða númer kerfið er; frá 1 til 3 og kerfi R (öfugt).
Hver vetrarbraut hefur sitt eigið Z, D og R. Þetta er ekki sýnt á myndinni, en ef þú skoðar myndina efst á síðunni aftur muntu þekkja hana. Þetta verður talið vitað síðar á þessari síðu.
Neðst til vinstri á myndinni sérðu tengi „K4“, þessi tenging tryggir að tvær hliðar kerfisins séu tengdar samtímis; kerfi 3 er tengt við kerfi 1 og 2. Engum öðrum tengingum hefur verið lokað, þannig að allt kerfið er „lokað“. Vélarhraði er sendur 1 til 1 til hjóla ökutækisins, án skiptingarhlutfalls; Við köllum þetta verð-beint. Þetta er í fjórða gír.
Í bílum með beinskiptingu er fjórði gírinn oft einnig beindrifinn. Einnig hér er snúningshraði vélarinnar sendur 1 til 1 til hjólanna.
Munurinn á hraða inntaksássins (vélar eða togbreytirs) og úttaksássins (ökutækisins) er kallað gírhlutfallið.
Fyrsti gír er settur í.
Með því að festa burðarbúnað kerfis I (með tengi K1) er hægt að flytja kraft frá sólarbúnaðinum yfir á burðarbúnaðinn. Bærinn er tengdur við ökutækið og því er nú beint samband á milli vélar og gírkassa. Mál hlutanna ákvarða gírhlutfall (nánar um þetta síðar).
Rauða línan gefur til kynna kraftframvinduna. Græna línan gefur til kynna hvaða aðrir íhlutir eru í gangi, því þetta er beintengt við rauðu línuna. Þessir hlutar snúast, en þar sem engin kúpling er virkjað gerist ekkert við þá. Þeir hlaupa bara aðgerðalausir. Bláa línan sýnir hvað er fast þegar tengi K1 er spennt. Þá er ekki aðeins burðarbúnaður kerfis 1 festur, heldur einnig burðarbúnaður kerfis 3 og sólbúnaður kerfis R læstur.
Eins og útskýrt er er kúpling K1 spennt þegar skipt er í fyrsta gír. Þegar skipt er yfir í annan gír verður kúpling K1 aftengd og önnur kúpling spennt. Þetta má sjá í töflunni.
Þegar skipt er yfir í annan gír verður kúpling K2 spennt. Hringgír kerfis 2 er þá festur. Vegna þess að sólarbúnaður kerfis 2 er fastur og sólbúnaðurinn er knúinn, mun burðarbúnaðurinn snúast. Þessi flutningsaðili mun síðan keyra kerfi 1. Í kerfi 1 er hringgírinn ekki læstur að þessu sinni, heldur knúinn áfram af öðru kerfi. Í því tilviki mun úttakshraðinn (lína ökutækisins) því hafa lægri hraða en þegar skipt var í fyrsta gír.
Þetta skýrist nánar hér á síðunni með myndum, skýringum og útreikningum.
Reiknaðu fyrsta gírhlutfallið:
Samkvæmt töflunni hér að neðan er hlekkur K1 lokaður. Hringgírinn er því læstur. Drifkrafturinn frá vélinni fer í gegnum sólargírinn og um burðarbúnaðinn til farartækisins. Hlutföllin eru einnig gefin, nefnilega 1,00 fyrir sólargír og 3,00 fyrir hringgír kerfis 1. Við munum reikna með þessu.
Grunnformúlan til að reikna út gírhlutföll reikistjarna gírkerfa er sem hér segir:
ω stendur fyrir Omega og er hornhraði meðan beygt er.
Vegna þess að við reiknum með kerfi 1 setjum við 1 á eftir öllu. Við breytum þessu númeri fyrir eftirfarandi kerfi. Sérstaklega ef um er að ræða mörg kerfi (þar sem annað kerfið rekur annað) verður að taka það fram með þessum hætti, því annars verður þetta mjög ruglingslegt.
Hér að neðan er skýringarmynd af fyrsta gírnum. Til glöggvunar eru Z (sólgír), D (beri) og R (hringbúnaður) teiknaðir í bláu.
Við fyllum nú út grunnformúluna fyrir fyrsta kerfið. Ómega eru óþekkt og sá sem ber hana stendur kyrr. Þannig að við getum ekki fyllt út neitt fyrir þetta. Z1 og D1 eru þekkt, svo við munum fylla þau inn. R1 er kyrrstæður, þannig að við strikum yfir það. Við bætum engu við formúluna.
Þú sérð núna að gírhlutfall fyrsta gírsins er 4.
Í bílatækni gerist þetta aldrei, það væri alltaf aðeins yfir eða undir 4, því annars snerta gírarnir alltaf hvor annan á sömu flötunum (auka slit). En hér er auðveldara að reikna sem dæmi. Þú getur nú líka séð að omegas eru þekkt!
ωZ1 = 4
ωD1 = 1
Þessar omegas eru hornhraði ásanna í kerfinu. Ómegategundirnar eru í raun ekki mikilvægar í fyrsta gír, en þegar reiknað er út tvídrifskerfi (eins og kemur í ljós í öðrum gír) skipta þeir máli.
Reiknaðu annars gírhlutfallið:
Við útreikning á skiptingarhlutfalli annars gírs þarf að taka tillit til þess að fyrsta kerfið er tvídrifið; sólarbúnaður kerfis 1 er knúinn áfram af mótornum og burðarbúnaðurinn er knúinn af kerfi 2. Þetta hefur nú í för með sér annan ökuhraða en í þeim aðstæðum þar sem hringgírinn var kyrrstæður (eins og með fyrsta gír).
Við útreikninga er alltaf byrjað á kerfinu sem er eingöngu knúið. Í þessu tilviki er það kerfi 2, því það er aðeins knúið áfram af mótornum í gegnum sólargírinn.
Sendingin sem framkvæmt er af öðru kerfinu er 5,1. Þetta er ekki skiptingin á milli vélarinnar og hjólanna, heldur milli vélarinnar og kerfis 1. Núna munum við reikna út flutningshlutfall kerfis 1 með gögnum frá kerfi 2, vegna þess að omegas eru nú þekkt:
ωZ2 = 4,1
ωD2 = 0,8
Ef þú skoðar skýringarmyndina núna muntu sjá að sólargír kerfis 1 og 2 eru tengdir innbyrðis. Flytjandi kerfis 2 og hringbúnaður kerfis 1 eru einnig tengdir innbyrðis. Omegas tengdra hluta eru þau sömu, svo við getum þá sagt:
ωZ2 = ωZ1 = 4,1
ωD2 = ωR1 = 0,8
Það er mjög mikilvægt að þetta sé skoðað vel! Fylgdu alltaf línunum á skýringarmyndinni.
Við tökum nú þessar omegas inn í útreikninga á kerfi 1.
Við getum nú ákvarðað endanlegt drifhlutfall með því að deila inntaksómega með framleiðsluómega. Ef við skoðum skýringarmyndina sjáum við að omega sólbúnaðarkerfis 2 er að koma og omega burðarkerfis 1 er á útleið.
Heildargírhlutfall 2. gírs er því 2,52.
Reiknaðu þriðja gírhlutfallið:
Við útreikning á þriðja gír þarf að hafa í huga að öll þrjú kerfin vinna saman. Byrjaðu alltaf með staka drifkerfinu. Í þessu tilfelli er það þriðja:
Sólarbúnaður kerfis 3 er fastur þannig að hann tekur ekki þátt. Sláðu síðan inn restina af öllum gildum:
Með þessu fáum við:
Síðan förum við í kerfi 2. Þú slærð inn ómega sem þekkt er fyrir kerfi 3 í útreikningi á kerfi 2:
Nú förum við í kerfi 1. Einnig hér eru þekktar omegas færðar inn:
Að lokum fáum við:
Það þýðir að heildargírhlutfall þriðja gírs er 1,38.
Reiknaðu fjórða gírhlutfallið:
Í fjórða gír er kúpling K4 lokuð. Þetta þýðir að sólargír kerfa 1, 2 og 3 eru samtímis tengdir við mótorinn. Allt kerfið er nú lokað. Öll omegas eru jöfn.
Ef allir omegas eru jafnir er ekkert gírhlutfall mögulegt. Vélarhraði er sendur beint á hjólin. Við köllum þetta verð-beint.
