Vad är ett växelförhållande?
Ett växelförhållande är förhållandet mellan antalet tänder på två kugghjul. Denna relation uttrycks matematiskt. Till exempel, om en växel med 13 tänder drivs av en växel med 21 tänder, är växelförhållandet 1 / 1,62 eller 1: 1,62. Nästan alla typer av mekaniska maskiner, till exempel fordon, lantbruksutrustning och industrimaskiner, använder kugghjul på något sätt och växelförhållanden används för att definiera maskinens prestanda.
Idén om ett växelförhållande är baserat på cirkelns omkrets. När två kugghjul med olika omkretsar är anslutna med tänder på ytterkanten, översätts rörelsen hos den ena till större eller mindre rörelse av den andra. Om en växel med stor omkrets vrider en som bara är hälften så stor, snurrar den mindre växeln dubbelt så snabbt som den större. Samma koncept fungerar omvänd.
Växelförhållanden är specifikt anpassade av tillverkare av motorer och andra maskiner för att uppnå ett visst resultat. I vissa sammanhang, såsom bilöverföringar, kan växellådsförhållandena varieras för att anpassa sig till bilens behov med olika hastigheter. Den lägsta växeln i bilens växellåda har ett högt växelläge, till exempel 2: 1 eller 3: 1. Detta ger bilen möjlighet att enkelt börja röra sig från ett helt stopp, till exempel vid ett trafikljus. Men eftersom motorn måste göra två eller tre varv för varje varv i växellådan, kan en motor inte få en bil i låg växel att gå mycket snabbt.
I andra växeln är växelförhållandet lägre, vilket betyder att motorn inte behöver arbeta lika hårt för att ge bilen extra acceleration. I de högre kugghjulen blir växelförhållandena successivt lägre. Dessa är bra för måttlig acceleration och minskar antalet varv som krävs för att hålla bilen i en bekväm kryssningshastighet. Kugghjulen i en växellåda tjänar därför till att antingen förstora eller minska effekten på en motor, baserat på bilens hastighet vid den tiden.
Kugghjul kan ibland anslutas med bälten eller på andra sätt, men de flesta är anslutna med tänder. Detta arrangemang ger några distinkta fördelar. För det första, så länge ingen av tänderna går sönder, finns det ingen glidning mellan kugghjulen, vilket skulle resultera i förlust av effektivitet. De gör det också möjligt att utforma exakta växellägen. Även om växlarnas omkretsar är något ofullkomliga, gör tänderna så att dessa brister inte spelar någon roll. Eftersom de exakt synkroniserar växlarna ger de dem också ett exakt växelläge.