Mehanički prijenos

Ako jeprijenosni omjerveći od 1,brzinavrtnje (broj okretaja) stroja smanjuje se, azakretni moment,odnosnosila,povećava, a mehanički je uređaj kojim se to postižereduktor.

Mjenjač brzineza1600 Volkswagen Golf(2009.) s 5prijenosnih omjerai povratnom brzinom.

Mehanički prijenoshelikoptera.

Satni mehanizamjemultiplikatorkoji vrlo sporo kretanjesatneoprugesustavomzupčanikaubrzava do brzine vrtnje sekundne kazaljke.

Prijenosni omjerpoljoprivrednog prijenosnika (s 3 zupčanika) je 42/13 = 3,23.

Tarni prijenosiz 1902.

Pužni vijak i pužno kolo činepužni prijenos.

Mehanizam sa zupčastom letvom.

Evolventno ozubljenjeza lijevi pogonskizupčaniki desni gonjeni. Plava linija prikazuje zahvatnu liniju, koja je kod evolventnog ozubljenjapravac.

Remenski prijenoss klinastim remenom, dvije remenice i zateznom remenicom.

Lančani prijenoskodbicikla.

Mehanički prijenosje prijenossnageiligibanjas pogonskoga na gonjeni diostrojauz pomoćmehaničkogsklopa ili prijenosnika. Taj se sklop u osnovi sastoji od pogonskoga i gonjenoga člana kojirotiraju(vrte), a prijenos se ostvaruje njihovim izravnim dodirom, ili neizravno, remenom, užetom, lancima ili slično. Različitimpromjeromčlanova postižu se njihove različitebrzinevrtnje (broj okretaja). Zbog toga je glavno obilježje mehaničkog prijenosaprijenosni omjer,to jest omjer brzine vrtnje pogonskoga i gonjenoga člana. Ako je taj omjer veći od jedan, brzina vrtnje stroja smanjuje se, azakretni moment,odnosnosila,povećava, a mehanički jeuređajkojim se to postižereduktor;kada je prijenosni omjer manji od jedan, uređaj se nazivamultiplikator.Uređaj s promjenljivim prijenosnim omjerom naziva semjenjač brzine.S pogonskoga na gonjeni član sila se može prenositi njihovim posebnim multiplikator oblikom (zupčanički, zupčasti remenski, lančani prijenos) ilitrenjem(tarni, remenski prijenos).

Tarni prijenosnajjednostavniji je oblik prijenosa izravnim dodirom. Snaga se njime prenositrenjemmeđu članovima – tarenicama (frikcijskimkotačima).Zupčaničkiprijenos danas se najčešće primjenjuje, a ostvaruje se parom zupčanika u međusobnom dodiru, čije osi mogu biti usporedne, okomite ili kose. Izvodi se za prijenos od najmanjih do najvećih snaga, u široku rasponu prijenosnih omjera, čak i za vrlo visoke brojeve okretaja. Ima veliku pogonsku sigurnost i dug vijek trajanja, mogućnost kratkotrajna preopterećenja, te razmjerno jednostavnoodržavanje.Remenski prijenosmeđu članovima (remenicama) ostvaruje se neizravno, preko gibljiva remena spojenih krajeva, a remen može biti plosnat ili klinast. Prijenos obodne sile s remenice na remen postiže se trenjem. Remenskomu je prijenosu sličan prijenos u kojem se umjesto remena rabiuže(čelično, ili od prirodnih ili umjetnih vlakana).Lančani prijenostakođer je neizravan, ali se snaga prenosi oblikom članova, pa ga čine par zupčanika telanackoji na njih nasjeda.Planetarni prijenosostvaruje se tako da mu barem jedan član (planetarni član) osim oko vlastite osi, rotira oko još jedne osi. Odlikuje se velikim prijenosnim omjerom, malim dimenzijama i velikom specifičnom snagom. Ovisno o izvedbi, sastoji se od više zupčanika ili tarenica, od kojih je barem jedan središnji (sunčani), nepomične geometrijskeosi,a jedan planetarni.

Mjenjač brzine

Mjenjač brzinejeuređajili mehanički prijenosnik koji, kodmotornih vozila,alatnih strojevai slično, služi za promjenu brzine vrtnje ili smjera okretanjapogonskogavratila,radnoga vretena i drugog, a da se pritom brzina vrtnje pogonskoga stroja ili motora ne mijenja. Time se omogućuje da brzina vrtnje na primjer automobilskogamotora,bez obzira na uvjete rada, uvijek bude u optimalnom području, a iskorištenje raspoložive snage najbolje. Mjenjač brzine vrsta jereduktoras promjenljivimprijenosnim omjerom,a promjena može biti skokovita ili kontinuirana. Kod motornih vozila najrašireniji je mjenjač brzine sa zupčanicima, kojemu se promjena prijenosnog omjera (prijenosnoga stupnja, brzine) odvija skokovito, ukopčavanjem različitih parovazupčanika.Takav je i sinkronizirani mjenjač brzine, kojemu su svi parovi zupčanika stalno u zahvatu, ali se zupčanici na izlaznom vratilu mjenjača slobodno okreću, sve dok jednoga od njih spojka ne poveže s vratilom. Tarnim dodiromspojkaprethodno dovede vratilo na isti, sinkroni, broj okretaja što ga ima i zupčanik, pa se kod tih mjenjača promjena može obaviti i tijekom rada stroja. Kod automatskoga mjenjača ukopčavanje obavlja poseban mehanizam što ga aktiviracentrifugalna silautegau ovisnosti obroju okretajamotora,ili se izbor prijenosnog omjera provodiračunalnimsustavom. Kontinuiranu promjenu broja okretaja omogućuju hidraulični mjenjač brzine, koji se primjenjuje za prijenos većih snaga, tarni mjenjač brzine za prijenos malih zakretnih momenata, a u novije doba i električni mjenjač brzine, ako je pogonski strojelektromotor.Za manje snage upotrebljava se i varijator, to jest mjenjač brzine sa širokim klinastimremenom i sastavljenim remenicamakoje za vrijeme rada mogu mijenjati dodirni promjer rastavljanjem ili približavanjem svojih polovica.

Reduktor

Reduktor(lat.reductor:voditelj natrag) je uređaj ili mehanički prijenosnik s pomoću kojega se smanjuje brzina vrtnje pogonskoga vratila, radnogavretenai drugog, a pritom se brzina vrtnje pogonskogastrojailimotorane mijenja. Ugrađuje se između motora i radnoga dijela nekoga stroja,vozilai slično kako bi se brzina vrtnjealata,pogonskihkotačaili drugog prilagodila uvjetima rada. Prijenos snage i gibanja kod reduktora se izvodi posebnim oblikom njegovih dijelova (na primjer zupčanici) ili trenjem (na primjer remen), a prijenosni omjer veći je od jedan.

Multiplikator

Multiplikator(kasnolat. multiplicator, odlat.multiplicare:umnožiti, povećati), ustrojarstvu,jeuređajs pomoću kojega se povećava brzina vrtnje pogonskoga vratila, radnoga vretena i drugog, a pritom se brzina vrtnje pogonskoga stroja ili motora ne mijenja. Pretežno se to ostvaruje zupčanim prijenosom sa stalnim ili promjenljivim prijenosnim omjerom, pa se multiplikator konstruktivno gotovo jednako izvodi kao i reduktor. Primjenjuje se kodventilatora,aksijalnihkompresorai drugih strojeva s većim brojem okretaja nego što ga ima pogonski stroj.Satni mehanizamje multiplikator koji vrlo sporo kretanjesatneoprugesustavom zupčanika ubrzava do brzine vrtnje sekundne kazaljke.

Prijenosni omjer

Prijenosni omjeriliprijenosni odnosprijenosnika (oznaka:R) je omjer brzina ulaznog (pogonskog) i izlaznog (gonjenog) člana prijenosnika. Kod zupčanog prijenosnika obodna brzina ulaznog (pogonskog) i izlaznog (gonjenog)zupčanikamora biti jednaka:

$v=r_{A}\cdot \ Omega _{A}=r_{B}\cdot \ Omega _{B}\!$

gdje je:r_A–polumjerkinematske kružnice pogonskog (ulaznog)zupčanika,r_B– polumjer kinematske kružnice gonjenog (izlaznog) zupčanika,ω_A–kutna brzinapogonskog (ulaznog) zupčanika,ω_B– kutna brzina gonjenog (izlaznog) zupčanika.

Broj zubiju zupčanika je razmjeran polumjeru zupčanika, pa vrijedi:

${\frac {\ Omega _{A}}{\ Omega _{B}}}={\frac {r_{B}}{r_{A}}}={\frac {N_{B}}{N_{A}}}.$

gdje je:N_A– broj zubiju pogonskog zupčanika,N_B– broj zubiju gonjenog zupčanika. Prema tome, prijenosni omjer zupčanog prijenosnika je:

$R={\frac {\ Omega _{A}}{\ Omega _{B}}}={\frac {N_{B}}{N_{A}}}.$

Iz ove jednadžbe se može zaključiti da je broj zubiju gonjenog (izlaznog) zupčanika veći od pogonskog zupčanika, ali isto da se pogonski zupčanik okreće brže od gonjenog zupčanika. Prema najnovijimISOpropisima treba prijenosnom omjeru dodati negativni predznak ako je smjer vrtnje jednog zupčanika suprotan smjeru vrtnje drugog zupčanika.

Momenti silese odnose:

$R={\frac {T_{B}}{T_{A}}},$

gdje je:T_A– moment sile pogonskog (ulaznog) zupčanika,T_B- moment sile gonjenog (izlaznog) zupčanika.

Ako je prijenosni omjer prijenosnika veći od 1 (R ˃ 1), onda se kod tog prijenosnika kutna brzina smanjuje na izlazu, pa se takvi prijenosnici nazivajureduktori.Prednost reduktora je da mu se moment sile na izlazu povećava.

Ako je prijenosni omjer prijenosnika manji od 1 (R ˂ 1), onda se kod tog prijenosnika kutna brzina povećava na izlazu, pa se takvi prijenosnici nazivajumultiplikatori.Nedostatak multiplikatora je da mu se moment sile na izlazu smanjuje.

Kodremenskogitarnog prijenosapodjelimopromjerpogonske remenice sa promjerom gonjene remenice.

Vrste mehaničkog prijenosa

Tarni prijenos

Tarni prijenosjestrojni diokojim se prenosigibanjeod jednetarenicena drugu samotrenjemdodirnih površina. Zbog toga može kod tarnih prijenosnika doći do proklizavanja, a i puzanja. Razlikujemo tarne prijenosnike:

• s konstantnimprijenosnim omjerom
• s mogučnošću kontinuirane promjene prijenosnog omjera i
• s mogučnošću promjene gibanja

Tarni prijenosnici odlikuju se jednostavnom izradom, malim razmakom osi i niskim troškovima održavanja. Proklizavanje je određena mogućnost zaštite protiv preopterećenja. Nedostatak tarnih prijenosnika je puzanje, koje se ne može izbjeći, te potreba za velikim tlačnimsilama,što opet izaziva visoko opterećenjeležaja.Vijek trajanja tarnih prijenosnika isnagekoje se mogu prenositi zavise od svojstava materijala tarenica (tvrdoća,čvrstoća,otpornost na trošenje).

Zupčanički prijenos

Zupčanikjestrojni dio(element)valjkastailistožastaoblika s ravnomjerno raspoređenim zupcima po obodu. U paru s drugim zupčanikom, pri čem je svaki učvršćen na svojemvratilu,služi za prijenos rotacijskoga gibanja (vrtnja) i snage između vratila. Jedan ili više parova zupčanika, s vratilima, ležajevima, kućištem i odgovarajućim priborom, činezupčanički prijenosnik.Svaki par zupčanika čini jedan stupanj prijenosa, pa zupčanički prijenosi mogu biti jednostupanjski ili višestupanjski. Poput drugih mehaničkih prijenosnika najčešće služe za redukciju brzine vrtnje od pogonskoga na gonjeno vratilo, to jest od pogonskoga na gonjenistroj.Oblik zupčanika ovisi o međusobnom položaju pogonskog i gonjenoga vratila. Ako su vratila usporedna, prijenos gibanja ostvaruje se valjkastim (cilindričnim) zupčanicima s ravnim, kosim, ili strjelastim zupcima, pri čem veći zupčanik može imati i unutrašnje ozubljenje. U tu skupinu pripadaju i ozubljene letve (zupčanici s beskonačnim promjerom), kojima se rotacijsko gibanje zupčanika pretvara u ravnocrtno gibanje letve ili, rjeđe, obratno. Ako seosivratila međusobno sijeku (najčešće pod pravim kutom), prijenos gibanja ostvaruje se stožastim (koničnim) zupčanicima ili stožnicima. Kada se osi pogonskog i gonjenoga vratila mimoilaze, prijenos se ostvaruje zupčanicima koji teorijski imaju oblik hiperboloida, a aproksimiraju se stožastim zupčanicima (takozvani hipoidni prijenos) ili valjkastim zupčanicima (vijčani prijenos), sa zakrivljenim ili kosim zupcima. Često se primjenjuju ipužni prijenosi,koji se sastoje od pužnoga vijka (zupčanika malogpromjeraizduženoga u aksijalnom smjeru) i pužnoga kola (zupčanika s kosim zubima s kutom nagiba i bokovima prilagođenima navoju pužnoga vijka). Za pravilan rad zupčanika u zahvatu, točke trenutačnoga dodira zubaca koji se nalaze u zahvatu moraju imati jednake komponentebrzina(gledano u smjeru okomice na zajedničkutangentuu točki dodira). Tada ćeprijenosni omjertijekom valjanja jednoga zupca po drugom ostati nepromijenjen, što se postiže posebnim oblikovanjem boka zubaca u obliku krivulje. Zupčanici s takozvanim evolventnim ili kvazievolventnim bokom zubaca (evolventno ozubljenje) čine oko 98% zupčanika. U prednosti su pred ostalim zupčanicima, jer su neosjetljivi na manje promjene osnoga razmaka (izazvane na primjer pogrješkama u montaži) i izradba im nije tako zahtjevna kao što je to na primjer kod cikloidnog ozubljenja. Većina današnjih zupčanika ima normirana geometrijska svojstva (uglavnom preko takozvanog modula zupčanika), na primjer promjer diobene kružnice (kružnicaprema kojoj se određuje razmak zubi), broj zuba, korak zuba (razmak među zubima mjeren po diobenoj kružnici), vanjski promjer zupčanika.

Preteča su današnjih zupčanika primitivni drveni zupčanici, s letvicama ili stupićima (svornjacima) umjesto zubaca. Služili su čak i za prijenose gibanja s osima koje se sijeku, a rabili su se već ustarom Egiptu,približno između 3000. i 2000. pr. Kr., u uređajima za natapanje. Poslije ih je usavršioArhimedoko 285. pr. Kr. Danas se zupčanici najčešće izrađuju odmetala(čelikailibronce) iliplastike,tek iznimno oddrva,i tolijevanjem,teodvalnim glodanjemilidubljenjem.

Remenski prijenos

Remenski prijenosprenosisilei okretnagibanjaizmeđuvratila,a naročito je prikladan za veće razmake osi vratila. Zbog elastičnosti remena, remenski prijenosi rade gipkije negolančaniizupčani prijenos.Dio remena između dvije remenice remenskog prijenosa koji vuče naziva se vučni ogranak, a drugi, povratni, slobodni ogranak remena. Remenski prijenos spade u najjeftinije prijenosnike snage. Da bi prenosiosnagu,nije potrebno značajno podešavanje osi dviju vratila. Remenski prijenos se sastoji najmanje od remena i dvije remenice. Njegov prijenos je miran i bez velike buke, za razliku od drugih vrsta prijenosa.

Lančani prijenos

Lančani prijenos,sličnoremenskom prijenosusa zupčastim remenom, prijenossnagevrši pomoću veze oblikom. Plosnatim i klinastim remenom prenosi se snaga i gibanje pomoću veze silom (trenje). Lančani prijenos se upotrebljava tamo gdje je remenski prijenos nemoguć zbog loših prostornih i prijenosnih prilika ili razmaka osivratila.Lančani prijenosi s manjim obuhvatnim kutom i manjim razmakom osi mogu prenositi znatno većesilenego remenski prijenos. Općenito im nije potrebno nikakvo predzatezanje, te prema tome manje opterećuju vratila. Lančani prijenosi međutim ne rade elastično i potrebno im je bolje održavanje, jer se moraju podmazivati, a često ih treba zaštititi protiv utjecaja prašine.Lancii lančanici su znatno skuplji od remena i remenice. Dobri su u gradnji transportnih uređaja, u industrijimotornih vozila,zabiciklei kod poljoprivrednihstrojeva.

Vučni ogranak lančanog prijenosa treba da bude po mogućnosti na gornjoj strani. Kosi položaj prijenosnika je povoljan, dok je okomiti položaj nepovoljan zbog loših zahvata na donjoj lančanici (provjes lanca). Zbog toga su kod vertikalnih lančanih prijenosnika potrebni zatezni lančanici. Okomiti položaj vratila treba po mogućnosti izbjegavati, jer lančane spojnice taru po čeonoj strani lančanika i tako se brzo troše. Budući da se i lanci plastično deformiraju, treba predvidjeti mogućnost naknadnog zatezanja, npr. zatezne lančanike ili zatezna vratila. Kao granica dopuštenog provjesa uzima se oko 2% razmaka vratila. Lanci su izloženivibracijama,naročito u pogonu s udarima i kodmotora s unutarnjim izgaranjem,što izaziva nemiran rad. Zbog toga su često potrebni prigušivači titranja.