3. Занятие 3 - Зъбни колела

Зъбни колела. Въведение. (част 1)

Зъбните колела могат да бъдат силен инструмент в ръцета на този, който знае как да ги използва. В този материал ще се запознаем с основни определения и понятия , свързани със зъбните колела.

Всеки механизъм има своите уникални нужди, в зависимост от целта, с която сме го построили. В някои случай се нуждаем от повече скорост, докато в други - от повече сила. Понякога ни трябва въртеливо движение, а друг път - постъпателно. За да постигнем всичко това, можем да използваме системи от зъбни колела. Днес ще разгледаме и обясним някои основни понятия, свързани със зъбните колела.

Скорост

Първо, нека разгледаме понятието "скорост" и обясним разликата между линейна скорост и скорост на въртене:

• линейна скорост наричаме разстоянието, което изминаваме за дадено време, като я измерваме в км/ч, м/с и т.н. С нея показваме какво разстояние ще изминем за дадено време. Например, ако кола се движи с 50 км/ч, то тя ще измине 100 км за два часа;
• скорост на въртене наричаме броя ротации, които правим за дадено време. Обикновено я измерваме в обороти в минута (RPM на английски). Например, големият мотор прави 150RPM, когато е на 100%. Ако го оставим да работи 2 минути, той ще направи 300 ротации или, по-просто казано, ще се завърти 300 пъти.

Сила (въртящ момент)

След като се запознахме с това какво е скорост, е време да се запознаем и със следващото понятие, а именно сила. Често, когато говорим за въртеливо движение, тоест когато нещо се върти, ще споменаваме понятието въртящ момент. Това всъщност е силата, с която моторът, или обектът, се върти. Иначе казано, това е силата, която трябва да приложите, за да го спрете да се върти. Колкото по-голям е въртящият момент на един мотор, толкова повече сила ще ви трябва, за да го накарате да спре да се върти.

Например, ако искаме роботът да може да се качва по повърхности с голям наклон или да тегли голям товар, ще ни трябва повече сила.  Ако пък искаме роботът да се състезава, ще ни трябва повече скорост.

Механична енергия

Последният термин, с който ще се запознаем, е механичната енергия. За нашите цели можем да считаме следното:

Механична енергия = скорост на въртене X въртящ момент

Когато задаваме мощността на моторите от блокчето за движение, ние всъщност регулираме механичната енергия. Това означава, че когато увеличаваме тази стойност, ние не само увеличаваме скоростта, с която се въртят моторите, но увеличаваме и силата, с която те се въртят.

Зъбна предавка

След като се запознахме с основните физични понятия около зъбните колела, е време да видим как стоят нещата на практика. Зъбна предавка ще наричаме групата зъбни колела, които се зацепват, и съответно се задвижват едно от друго. Зъбното колело, което се върти от мотора, ще наричаме входно, а това, което задвижва колелата, веригите или механизма - изходно.

Всяко зъбно колело е съставено от множество зъби по края си. Оттам идва и името му. Когато поставим две зъбни колела едно до друго, тези зъбци се зацепват. В резултат, когато въртим едното зъбно колело, и другото се върти. По-интересното е, че всеки път, когато зъб от първото колело премине през допирната точна, от там преминава и зъб от второто зъбно колело.

За да видите всичко това на практика, конструирайте зъбната предавка от материала към това видео.