Натяжное колесо – это колесо, которое служит только для передачи вращения от одного вала к другому в тех случаях, когда их прямое соединение нежелательно. Например, подключение двигателя к диску фонографа или зубчатой передачи коленчатого вала к распределительному валу автомобиля.
Поскольку он сам не выполняет никакой работы, его называют «холостым».
Натяжное колесо может использоваться как часть механизма фрикционной передачи . Например, чтобы соединить металлический вал двигателя с металлическим диском без шума шестерни, в ранних фонографах использовалось резиновое натяжное колесо.
Аналогичным образом, прижимной ролик в транспортере с магнитной лентой представляет собой разновидность натяжного колеса, которое прижимается к ведомому кабестану для увеличения трения.
В системе ременной передачи натяжные ролики часто используются для изменения траектории ремня там, где прямой путь непрактичен.
Натяжные шкивы также часто используются для прижатия к задней части шкива, чтобы увеличить угол обхвата (и, следовательно, площадь контакта) ремня с рабочими шкивами, увеличивая способность передачи усилия.
Системы ременного привода обычно включают в себя один подвижный шкив, который подпружинен или под действием силы тяжести действует как натяжитель ремня и компенсирует растяжение ремня из-за температуры или износа. Для этой цели обычно используется натяжное колесо, чтобы избежать перемещения валов передачи мощности.
Промежуточная шестерня — это шестерня, вставленная между двумя или более другими шестернями. Назначение промежуточной шестерни может быть двояким. Во-первых, промежуточная шестерня изменит направление вращения выходного вала. Во-вторых, промежуточная шестерня может помочь уменьшить размер входных/выходных шестерен, сохраняя при этом расстояние между валами.
Промежуточная шестерня не влияет на передаточное число между входным и выходным валами. Обратите внимание, что в последовательности шестерен, соединенных вместе, передаточное число зависит только от количества зубьев на первой и последней шестерне. Промежуточные шестерни, независимо от их размера, не изменяют общее передаточное число цепи, за исключением изменения направления вращения конечной шестерни. (То есть каждая промежуточная передача меняет знак передаточного числа.)
Аналогичным образом, размер натяжного колеса в системе фрикционного привода без зубчатой передачи не влияет на передаточное число между входным и выходным валами. Скорость поверхности входного вала передается непосредственно на скорость поверхности натяжного колеса, а затем от натяжного колеса на выходной вал. Натяжное колесо большего или меньшего размера поддерживает одинаковую скорость поверхности (которая равна скорости поверхности входного вала), поэтому выходной вал приводится в движение с постоянной скоростью независимо от размера натяжного колеса (если, конечно, не происходит проскальзывания, которое не должно происходить в большинстве систем фрикционного привода при правильной работе; однако бывают случаи, когда натяжное колесо может выполнять функцию сцепления, или если на систему возникает внезапная или необычно большая нагрузка.Эти ситуации могут вызвать изменение соотношения вращений между колеса могут меняться, в отличие от зубчатой системы, которая всегда будет вращаться с определенной скоростью, если только что-то не так и шестерни не начнут проскальзывать зубья или зубцы не сломаются).
Промежуточная шестерня, которая не приводит вал в движение для выполнения какой-либо работы, называется промежуточной шестерней. Иногда для изменения направления используется одна промежуточная шестерня, и в этом случае ее можно назвать реверсивной промежуточной шестерней. Например, типичная автомобильная механическая коробка передач включает передачу заднего хода посредством установки промежуточного шкива заднего хода между двумя передачами. Поскольку ведомая шестерня (шестерня «А»), вращающаяся по часовой стрелке, будет приводить в движение вторую шестерню («В») против часовой стрелки, добавление третьей шестерни к цепочке означает, что шестерня «С» будет вращаться в том же направлении, что и «А». Типичная трансмиссия имеет передачи «А» и «В», поэтому, когда двигатель вращается, выходной вал вращается в противоположном направлении, что приводит автомобиль в движение вперед . Прямая промежуточная шестерня на самом деле обычно представляет собой шестерни «A» и «C», которые не соприкасаются друг с другом до тех пор, пока между ними не будет перемещена шестерня «B». Поскольку трансмиссия предназначена для движения автомобиля вперед , когда выходной вал вращается в направлении, противоположном входному валу, при добавлении к промежуточной шестерне «В» она заставляет шестерню «С» вращаться в том же направлении, что и «В». Шестерня А», и, таким образом, входной и выходной валы вращаются в одном направлении, что приводит к движению автомобиля задним ходом.
Другой сценарий — это серия валиков, например, используемых для прессования бумаги. Каждый ролик должен быть приведен в действие, но добавление двигателя к каждому является расточительным (и может быть сложно синхронизировать скорость вращения с независимыми системами привода). Можно было бы просто добавить шестерню на конец вала каждого ролика, но это означает, что каждый ролик будет вращаться в направлении, противоположном предыдущему (и, следовательно, тереться друг о друга при повороте). Просто добавив небольшую промежуточную шестерню между каждой большей шестерней, в результате получится серия роликов, приводящихся в одном направлении.
Промежуточные шестерни также могут передавать вращение между дальними валами в ситуациях, когда было бы непрактично просто увеличить дальние шестерни, чтобы соединить их вместе. Мало того, что более крупные шестерни занимают больше места, масса и инерция вращения ( момент инерции ) шестерни квадратичны по отношению к ее радиусу . Вместо промежуточных шестерен, конечно, можно использовать зубчатый ремень или роликовую цепь для передачи крутящего момента на расстояние. На короткие расстояния можно использовать поезд бездельников; использование нечетного или четного числа определяет, вращается ли конечная выходная шестерня в том же направлении, что и входная шестерня, или нет. На больших расстояниях роликовая цепь или ремень работают тише и создают меньше трения, хотя шестерни обычно прочнее, в зависимости от прочности роликовой цепи. Случай, когда можно использовать множество промежуточных шестерен, описан выше, когда имеется несколько выходных шестерен, которые необходимо приводить в движение одновременно.
Направляющие колеса гусеничной гусеницы
Гусеничная машина использует комбинацию колес и катков, включая ведущие звездочки , натяжные колеса , возвратные катки гусеницы и опорные катки . По своей концепции он очень похож на конвейерную ленту , только вместо машины, переносящей объекты поверх приводной непрерывной ленты, это машина, которая движется по непрерывной ленте. В типичном применении мощность передается на ведущую звездочку (или ведущее колесо), которая приводит гусеницу в движение по ее петле. На противоположном конце транспортного средства находится натяжное колесо , которое представляет собой своего рода шкив . В некоторых случаях ведущая звездочка и натяжное колесо несут часть веса транспортного средства. Для целей данного описания мы будем считать, что ведущая звездочка и натяжное колесо не являются несущими узлами, а ведущая звездочка находится спереди. (см. пример M4 Sherman ). Поскольку ведущая звездочка может находиться либо спереди (М4 Шерман, многие другие танки времен Второй мировой войны), либо сзади ( Т-90 , большинство современных танков) машины в зависимости от конструкции, натяжное колесо либо отрывает гусеницу от земли. и возвращает ее на ведущую звездочку (заднее натяжное колесо) или получает гусеницу от ведущей звездочки и укладывает ее перед опорными катками (переднее натяжное колесо). Промежуточное колесо не приводится в действие, как и промежуточная шестерня. Хотя технически он меняет направление гусеницы (но не ее вращение ), это не имеет ничего общего с термином «холостой ход»; это не связано с промежуточным механизмом, за исключением того, что они оба «холостые» или не выполняют никакой работы, а только передают мощность («холостой ход» - это термин для обозначения чего-то или кого-то, кто не работает). Опорные катки представляют собой серию неприводных колес между ведущей звездочкой и натяжным колесом, которые служат для выдерживания веса транспортного средства (и, следовательно, не считаются «холостыми», даже если они не имеют привода). В применениях с более высокими скоростями, таких как танки и другие ББМ, эти опорные катки обычно оснащаются какой-либо системой подвески, чтобы облегчить езду, повысить управляемость и уменьшить износ. Из-за сложностей с добавлением систем подвески к натяжному колесу и, в частности, к ведущей звездочке, в таких транспортных средствах опорные катки обычно несут на себе весь вес транспортного средства. При работе на низких скоростях, таких как бульдозеры, эти опорные катки не имеют какой-либо системы подвески, поскольку низкие скорости не требуют амортизации. Это также позволяет натяжному и ведущему колесам нести часть веса, поскольку отсутствие у них подвески становится ненужным. Возвратные ролики гусеницымогут использоваться, а могут и не использоваться, и представляют собой просто небольшие катки, которые поддерживают вес гусеницы, когда она переносится сзади вперед для повторной укладки. Гусеница просто обеспечивает прочную «дорогу», по которой опорные катки могут перекатываться по всем поверхностям: опорные катки катят машину по самостоятельно созданной «дороге», а ведущая звездочка толкает машину вперед по гусенице и ложится на землю. "свежий" трек. Натяжной ролик поднимает «использованную» гусеницу и возвращает ее обратно на ведущую звездочку спереди. Вот почему первым термином для обозначения гусеничной машины было «путеукладчик» (не путать с железнодорожным путеукладчиком ). Для перевозки транспортных средств по грязной земле часто требовалось укладывать вдоль пути доски или бревна (см. Вельветовая дорога , дощатая дорога ). В конце 19-го века изобретатели придумали способ сделать катящуюся машину, которая прокладывала бы собственную дощатую дорогу, куда бы она ни шла, избавляя фермеров от необходимости складывать бревна, чтобы пересечь грязные участки. Другие преимущества были обнаружены позже.
Обратите внимание, что существует некоторый гусеничный транспорт без двигателя (т. е. прицепы , которые катятся по гусеницам, а не по колесам), у которых вместо ведущей звездочки есть два натяжных колеса. Существуют также определенные виды оборудования, такие как бульдозер Caterpillar D9 (и множество других бульдозеров марки Caterpillar), комплекты для переоборудования резиновых гусениц Tucker Sno-cat и Mattracks , гусеницы которых имеют форму треугольника или пирамиды (при просмотре). сбоку), с ведущей звездочкой на вершине пирамиды. В этой конфигурации имеются два натяжных/опорных катка и одна ведущая звездочка (а также несколько небольших несущих опорных катков). В очень редких случаях на автомобиле вообще отсутствует натяжное колесо; В северных регионах один из способов улучшить сцепление с глубоким снегом заключался в том, чтобы взять простой трехосный грузовик и установить простую непрерывную гусеницу вокруг задних колес, образуя таким образом базовую полугусеничную систему с двумя ведущими колесами и без натяжные или опорные катки. Однако на настоящих гусеничных машинах такого почти никогда не встретишь, поскольку второе ведущее колесо избыточно.