växlar används i många mekaniska anordningar för att ge hastighetsminskning i motoriserad utrustning. En liten, snabbt vridande motor kan ge tillräckligt med ström för vissa enheter, men inte tillräckligt med vridmoment. En elektrisk skruvmejsel har en stor växelreduktion eftersom den behöver vridmoment för att vrida skruvar, men motorn producerar en liten mängd vridmoment vid hög hastighet. Med växellåda reduceras utgångshastigheten medan vridmomentet ökas.
växlar kan också ändra rotationsriktningen. Bilskillnader använder kugghjul för att vrida kraften från drivaxeln 90 grader och skicka den till hjulen.
avståndet från mitten av växeln till kontaktpunkten bestämmer utväxlingsförhållandet. Om en växel är dubbelt så stor som den andra är förhållandet 2: 1.
spårväxlar
spårväxlar är den vanligaste typen. De har raka tänder och är monterade på parallella axlar. En sekvens av spårväxlar kan användas för att skapa mycket stora växelreduktioner.
spårväxlar kan vara bullriga. Varje gång en tand engagerar en tand på den andra växeln kolliderar de, gör ljud och ökar stressen på tänderna.
spiralformade kugghjul
spiralformade kugghjulständer skärs i vinkel mot kugghjulets yta. Mer än en tand på ett spiralformat växelsystem är alltid inkopplat. Kontakt börjar i ena änden av en tand och glider gradvis över ansiktet när växlarna roterar.
denna gradvisa ingrepp och flera tandkontakt gör spiralformade växlar mjukare och tystare än spårväxlar. Spiralformade kugghjul är vanligtvis monterade på parallella axlar, men om växeltandvinklarna är korrekta kan de monteras på vinkelräta axlar och ändra rotationsvinkeln med 90 grader.
på grund av tandvinkeln skapar de en tryckbelastning på växeln när de mesh. Enheter med spiralformade kugghjul har lager som kan stödja denna tryckbelastning.
koniska kugghjul
koniska kugghjul är användbara när rotationsaxelns riktning måste ändras. De är vanligtvis monterade på axlar 90 grader isär, men kan utformas för att fungera i andra vinklar.
tänder på kugghjul kan vara raka eller spiralformade. Raka kugghjulständer har samma problem som raka kugghjulständer-när varje tand går i ingrepp kommer den i kontakt med motsvarande tand på en gång.
lösningen på detta problem är att kurva växeltänderna. Dessa spiraltänder engagerar sig precis som spiralformade kuggtänder. Kontakten börjar i ena änden av växeln och glider gradvis över hela tanden.
på raka och spiralformade kugghjul måste axlarna monteras i samma plan så att växelcentren är inriktade.
snäckväxlar
snäckväxlar används när stora minskningar av växeln är nödvändiga. Snäckväxlar kan ha minskningar på 20:1; vissa överstiger 300: 1.
många maskväxlar har en unik egenskap-ormen kan enkelt vrida växeln, men växeln kan inte vrida ormen. Denna skillnad beror på att vinkeln på masken är så grunt att när växeln försöker snurra den, håller friktionen mellan växeln och masken masken på plats. Denna egenskap är användbar för transportörsystem eftersom låsfunktionen kan fungera som en broms för transportören när motorn inte vrider.
Involute gear profile
idag använder nästan alla växlar en tandprofil som kallas en involute. Denna speciellt böjda profil upprätthåller ett konstant förhållande rotationshastighet mellan de två växlarna. När växlarna snurrar rör sig kontaktpunkten, men tandprofilen kompenserar kontinuerligt för rörelsen.
Marshall Brain, grundare och VD för HowStuff Works.com, kommer att vara på Association for Facilities Engineering (AFE) monter måndag och tisdag (Mars 5-6) av National Manufacturing Week.