Промежуточное колесо — это колесо, которое служит только для передачи вращения от одного вала к другому в приложениях, где нежелательно соединять их напрямую. Например, соединение двигателя с диском фонографа или зубчатая передача коленчатый вал-распределительный вал автомобиля.
Поскольку он сам по себе не выполняет никакой работы, его называют «бездельником».
Натяжное колесо может использоваться как часть фрикционного приводного механизма. Например, для соединения металлического вала двигателя с металлическим диском без шума зубчатой передачи в ранних фонографах использовалось резиновое натяжное колесо.
Аналогично, прижимной ролик в магнитной ленте представляет собой разновидность холостого колеса, которое прижимается к ведомому валу, увеличивая трение.
В системе ременного привода натяжные ролики часто используются для изменения траектории движения ремня там, где прямой путь был бы непрактичен.
Натяжные шкивы также часто используются для прижатия к задней части шкива с целью увеличения угла охвата (и, следовательно, площади контакта) ремня с рабочими шкивами, что повышает способность передачи усилия.
Системы ременного привода обычно включают один подвижный шкив, который подпружинен или нагружен силой тяжести, чтобы действовать как натяжитель ремня , чтобы компенсировать растяжение ремня из-за температуры или износа. Для этой цели обычно используется холостой ролик, чтобы избежать необходимости перемещать валы передачи мощности.
Промежуточная шестерня — это зубчатое колесо, которое вставляется между двумя или более другими зубчатыми колесами. Назначение промежуточной шестерни может быть двояким. Во-первых, промежуточная шестерня изменяет 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 отношение между входным и выходным валами. Обратите внимание, что в последовательности шестерен, соединенных вместе, передаточное отношение зависит только от количества зубьев на первой и последней шестерне. Промежуточные шестерни, независимо от их размера, не изменяют общее передаточное отношение цепи, за исключением изменения направления вращения конечной шестерни. (То есть каждая промежуточная шестерня меняет знак передаточного отношения.)
Аналогично, размер холостого колеса в системе фрикционного привода без редуктора не влияет на передаточное отношение между входным и выходным валами. Скорость поверхности входного вала передается непосредственно на скорость поверхности холостого колеса, а затем от холостого колеса к выходному валу. Большее или меньшее холостое колесо поддерживает ту же скорость поверхности (которая равна скорости поверхности входного вала), поэтому выходной вал приводится в движение с постоянной скоростью независимо от размера холостого колеса (если, конечно, нет проскальзывания, которое не должно происходить в большинстве систем фрикционного привода при правильной работе; однако, есть случаи, когда холостое колесо может выполнять функцию сцепления, или если на систему внезапно или необычно большая нагрузка. Эти ситуации могут привести к изменению соотношения вращений между колесами, в отличие от зубчатой системы, которая всегда будет вращаться с определенной скоростью, если только что-то не очень не так и шестерни не начнут пропускать зубья, или зубья не сломаются).
Промежуточная шестерня, которая не приводит в движение вал для выполнения какой-либо работы, называется промежуточной шестерней. Иногда для изменения направления используется одна промежуточная шестерня, в этом случае ее можно назвать обратной промежуточной шестерней. Например, типичная автомобильная механическая коробка передач включает обратную передачу посредством вставки обратной промежуточной шестерни между двумя шестернями. Поскольку ведомая шестерня (шестерня «A»), вращающаяся по часовой стрелке, будет приводить в движение вторую шестерню («B») против часовой стрелки, добавление третьей шестерни к последовательности означает, что шестерня «C» будет вращаться в том же направлении, что и «A». Типичная трансмиссия спроектирована с шестернями «A» и «B», поэтому, когда двигатель вращается, выходной вал вращается в противоположном направлении, что движет транспортное средство вперед . Прямая промежуточная шестерня на самом деле обычно представляет собой шестерню «A» и «C», которые не соприкасаются друг с другом, пока между ними не будет перемещена шестерня «B». Поскольку трансмиссия рассчитана на движение автомобиля вперед , когда выходной вал вращается в противоположном направлении от входного вала, при добавлении к промежуточной шестерне «B» она заставляет шестерню «C» вращаться в том же направлении, что и шестерня «A», и, таким образом, входной и выходной валы вращаются в одном направлении, что приводит к движению автомобиля задним ходом.
Другой сценарий — это ряд роликов, например, используемых для прессования бумаги. Каждый ролик должен быть приводим в действие, но добавление двигателя к каждому из них расточительно (и может быть сложно синхронизировать скорость вращения с независимыми системами привода). Можно просто добавить шестерню на конец вала каждого ролика, но это означает, что каждый ролик будет вращаться в противоположном направлении от предыдущего (и, следовательно, тереться друг о друга при повороте). Просто добавив небольшую промежуточную шестерню между каждой большой шестерней, мы получим ряд роликов, все из которых будут приводиться в действие в одном направлении.
Промежуточные шестерни также могут передавать вращение между удаленными валами в ситуациях, когда было бы непрактично просто сделать удаленные шестерни больше, чтобы свести их вместе. Мало того, что более крупные шестерни занимают больше места, но масса и инерция вращения ( момент инерции ) шестерни квадратичны по отношению к ее радиусу . Вместо промежуточных шестерен, конечно, зубчатый ремень или роликовая цепь могут использоваться для передачи крутящего момента на расстояние. На коротких расстояниях может использоваться цепь промежуточных шестерен; то, используется ли нечетное или четное число, определяет, будет ли конечная выходная шестерня вращаться в том же направлении, что и входная шестерня, или нет. На больших расстояниях роликовая цепь или ремень тише и создают меньше трения, хотя шестерни, как правило, прочнее, в зависимости от прочности роликовой цепи. Случай, когда могут использоваться многочисленные промежуточные шестерни, описан выше, когда есть несколько выходных шестерен, которые должны приводиться в действие одновременно.
Направляющие колеса гусеничной ленты
Гусеничное транспортное средство использует комбинацию колес и роликов, включая ведущие звездочки , натяжные колеса , возвратные ролики гусеницы и опорные колеса . По своей концепции оно очень похоже на конвейерную ленту , только вместо машины, перевозящей предметы поверх непрерывной ленты с приводом, это машина, которая сама движется по непрерывной ленте. В типичном применении мощность передается на ведущую звездочку (или ведущее колесо), которая приводит в движение гусеницу по ее петле. На противоположном конце транспортного средства находится натяжное колесо , которое представляет собой своего рода шкив . В некоторых применениях ведущая звездочка и натяжное колесо несут часть веса транспортного средства, для целей этого описания мы будем предполагать, что ведущая звездочка и натяжное колесо не являются несущими узлами, а ведущая звездочка находится спереди. Поскольку ведущая звездочка может быть как спереди (многие танки Второй мировой войны, такие как M4 Sherman ), так и сзади (большинство современных танков, таких как T-90 ) машины в зависимости от конструкции, направляющее колесо либо отрывает гусеницу от земли и возвращает ее к ведущей звездочке (заднее направляющее колесо), либо получает гусеницу от ведущей звездочки и укладывает ее перед колесами (переднее направляющее колесо). Направляющее колесо не имеет привода, как и направляющая шестерня. Хотя технически оно меняет направление гусениц (но не их вращение ), это не имеет ничего общего с термином «направляющая шестерня»; это не связано с направляющей шестерней, за исключением того, что они оба «холостые», или не выполняют никакой работы, а только передают мощность («холостой» — это термин для чего-то или кого-то, кто не работает). Опорные катки представляют собой ряд неприводных колес между ведущей звездочкой и натяжным колесом, которые служат для поддержки веса транспортного средства (и, таким образом, не считаются «холостыми», даже если они не имеют привода). В более скоростных применениях, таких как танки и другие ББМ, эти опорные катки обычно снабжены какой-либо системой подвески для облегчения езды, повышения управляемости и снижения износа. Из-за сложностей с добавлением систем подвески к натяжному колесу и, в частности, ведущей звездочке, в таких транспортных средствах опорные катки обычно несут весь вес транспортного средства. В низкоскоростных применениях, таких как бульдозеры, эти опорные катки не имеют никакой системы подвески, поскольку низкие скорости не требуют амортизации. Это также позволяет натяжным и ведущим колесам нести часть веса, поскольку отсутствие у них подвески становится несущественным. Возвратные ролики гусеницымогут использоваться или не использоваться, и являются просто небольшими роликами, которые поддерживают вес гусеницы, когда она переносится с задней части на переднюю, чтобы быть уложенной снова. Гусеница просто обеспечивает твердую «дорогу» для колес, чтобы катиться по любой поверхности: колеса катят транспортное средство по самосозданной «дороге», в то время как ведущая звездочка заставляет транспортное средство двигаться вперед по гусенице и укладывает «свежую» гусеницу. Натяжное колесо поднимает «использованную» гусеницу и возвращает ее обратно ведущей звездочке спереди. Вот почему ранним термином для гусеничной машины было «машина для укладки гусениц» (не путать с оборудованием для укладки железнодорожных путей ). Транспортировка транспортных средств по грязной земле часто требовала укладки досок или бревен вдоль колеи (см. вельветовая дорога , дощатая дорога ). В конце 19 века изобретатели придумали способ сделать катящуюся машину, которая сама укладывала бы свою дощатую дорогу, куда бы она ни шла, избавляя фермеров от необходимости укладывать бревна для пересечения грязных участков. Позже были обнаружены и другие преимущества.
Обратите внимание, что существуют некоторые неприводные гусеничные транспортные средства (т. е. прицепы , которые катятся на гусеницах, а не на колесах), которые имеют два холостых колеса вместо ведущей звездочки. 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 , которые формируют свои гусеницы в форме треугольника или пирамиды (если смотреть сбоку) с ведущей звездочкой на вершине пирамиды. В этой конфигурации есть два холостых/опорных колеса и одно ведущее колесо (а также несколько небольших несущих опорных колес). В очень редких случаях у транспортного средства вообще нет холостого колеса; в северных регионах одним из способов улучшения сцепления в глубоком снегу было взять простой трехосный грузовик и установить простую непрерывную гусеницу вокруг задних колес, тем самым образовав базовую полугусеничную систему с двумя ведущими колесами и без холостых или опорных колес. Однако на настоящих гусеничных машинах это почти никогда не увидишь, поскольку второе ведущее колесо здесь избыточно.