Reduktor biegów jest częścią mechanicznego układu kół zębatych i wałków zaprojektowanych głównie w celu spowalniania rzeczy wewnątrz maszyny, dzięki czemu energia może być przenoszona w jednym miejscu i wykorzystywana w innym. Przekładnie redukcyjne, najczęściej stosowane w układach napędowych samochodów i ciężarówek, w tych ustawieniach zmniejszają wysokie obroty silnika i przekształcają je w użyteczną, wolniejszą prędkość, którą opony mogą zinterpretować i bezpiecznie wykorzystać. Tego typu konfiguracje kół zębatych są również powszechnie stosowane w ciężkich maszynach i innych urządzeniach mechanicznych, zarówno dużych, jak i małych. Wszystko, co działa z dużymi prędkościami w jednym miejscu, ale wymaga mniej energii w innym, może korzystać z takiego wewnętrznego systemu. Jeśli koła zębate działają prawidłowo, prędkość wału wejściowego jest konwertowana na mniejszą prędkość wału wyjściowego. Ta redukcja prędkości wyjściowej pomaga zwiększyć moment obrotowy. System może wyglądać nieco inaczej w różnych ustawieniach, ale koncepcja jest zwykle taka sama.
podstawowy skład
Tego typu konfiguracje biegów prawie zawsze pojawiają się na wewnętrznych mechanizmach silników, maszyn i innych elementów mechanicznych. Pod względem podstaw zazwyczaj nie są one bardzo skomplikowane. Prosta przekładnia redukcyjna składa się z dwóch kół zębatych o zębach tej samej wielkości, ale o różnych średnicach. Liczba zębów jest proporcjonalna do obwodu; mniejsze koło zębate ma mniej zębów niż większe. Na przykład koło zębate o obwodzie 16 cali (40,64 cm) ma dwa razy więcej zębów niż koło zębate o obwodzie 8 cali (20,32 cm).
Kiedy te koła zębate zazębiają się w reduktorze biegów, mniejszy bieg wykonuje dwa obroty na każdy obrót większego koła zębatego, czyli dwa razy szybciej. I odwrotnie, moment obrotowy dostępny na większym wale byłby dwa razy większy niż na mniejszym. Wraz ze spadkiem prędkości wyjściowej moment obrotowy wzrasta proporcjonalnie.
Wyznaczanie przełożenia
Przełożenie, które wyraża zależność między względnymi prędkościami każdego zaangażowanego biegu, jest prawie zawsze określane przez liczbę zaangażowanych zębów. To z kolei znajduje odzwierciedlenie w stosunku liczby zębów na większym kole do liczby zębów na mniejszym kole. Na przykład jednostopniowy system redukcji składający się z dwóch kół zębatych, jednego z 30 zębami, a drugiego z 10 zębami, miałby przełożenie 30:10 lub 3:1. W tym systemie większy bieg obracałby się z jedną trzecią prędkości mniejszego, a jednocześnie dysponowałby trzykrotnie większym momentem obrotowym.
Wielostopniowe przekładnie redukcyjne umożliwiają znacznie wyższe tłumaczenia niż jest to praktyczne w przypadku systemów jednostopniowych. W tych układach stosowane są dodatkowe wały i koła zębate. Na przykład, małe koło zębate jest dodawane do wału wyjściowego pierwszego zestawu kół zębatych, aby działać jako siła napędowa drugiego zestawu kół zębatych. W razie potrzeby można dodać dodatkowe zestawy kół zębatych. Ostateczne przełożenie jest określane przez pomnożenie przełożenia każdego zestawu kół zębatych. Na przykład przekładnia redukcyjna składająca się z trzech zestawów kół zębatych o przełożeniach 3:1, 4:1 i 5:1 dałaby końcowe przełożenie 60:1.
Układy napędowe jako typowy przykład
Samochodowe układy napędowe są dobrym przykładem wielostopniowego systemu redukcji biegów. Typowy silnik obraca się z prędkością 1500 do 3000 obrotów na minutę (RPM), czyli z prędkością znacznie większą niż opony. Gdyby tak duża moc trafiła do opon, prawdopodobnie spowodowałoby to poważne problemy, ponieważ prawdopodobnie byłoby ich więcej, niż mogliby sobie poradzić. Skrzynia biegów samochodu zmniejsza prędkość wału napędowego i zwiększa moment obrotowy na tyle, aby poruszyć pojazdem. Tył dodatkowo zmniejsza prędkość do użytecznego poziomu, jednocześnie zwielokrotniając moment obrotowy dostępny na koła napędowe.
Wiele innych maszyn, w tym wiele elektronarzędzi ręcznych, wykorzystuje jakąś formę przekładni redukcyjnej do sterowania prędkością wyjściową przy jednoczesnym zwiększeniu dostępnego momentu obrotowego. Dzięki temu małe silniki elektryczne o stosunkowo niskiej mocy mogą wykonywać pracę, która w innym przypadku wymagałaby znacznie większych, mocniejszych silników.
