Un angrenaj reducător face parte dintr-un sistem mecanic de angrenaje și arbori care servește scopul principal de a încetini lucrurile într-o mașină, astfel încât energia dintr-un loc să poată fi transferată și utilizată în altul. Treptele de viteză se întâlnesc cel mai frecvent în transmisiile de mașini și camioane, iar în aceste setări reduc vitezele mari de rotație ale motorului și le transformă într-o viteză mai mică, utilizabilă, pe care anvelopele o pot interpreta și utiliza în siguranță. Aceste tipuri de configurații de viteze sunt, de asemenea, utilizate frecvent în mașinile grele și alte aparate mecanice, atât mari, cât și mici. Orice lucru care folosește viteze mari de rotație într-un loc, dar are nevoie de energie redusă în altul poate folosi acest tip de sistem intern. Când angrenajele funcționează corect, viteza de rotație a arborelui de intrare se transformă într-o viteză de rotație mai mică pe arborele de ieșire. Această reducere a vitezei de ieșire ajută la creșterea cuplului. Sistemul poate arăta ușor diferit în diferite setări, dar conceptul este de obicei același.
Compoziția de bază
Aceste tipuri de configurații de viteze apar aproape întotdeauna în funcționarea interioară a motoarelor, mașinilor și a altor componente mecanice. În ceea ce privește elementele de bază, acestea nu sunt de obicei foarte complicate. Un reductor simplu este format din două angrenaje care au dinți de aceeași dimensiune, dar au diametre diferite. Numărul de dinți este proporțional cu circumferința; angrenajul de circumferință mai mic va avea mai puțini dinți decât cel mai mare. De exemplu, un angrenaj cu o circumferință de 16 inchi (40.64 cm) va avea de două ori mai mulți dinți decât unul cu o circumferință de 8 inchi (20.32 cm).
Când aceste angrenaje se îmbină într-o cutie de viteze reductoră, treapta de viteză mai mică face două rotații pentru fiecare rotație a angrenajului mai mare – cu alte cuvinte, se învârte de două ori mai repede. Dimpotrivă, cuplul disponibil pe arborele mai mare ar fi de două ori mai mare decât pe cel mai mic. Pe măsură ce viteza de ieșire scade, cuplul crește proporțional.
Determinarea raportului de transmisie
Raportul de transmisie, care este o modalitate de a exprima relația dintre vitezele relative ale fiecărui angrenaj implicat, este aproape întotdeauna determinat de numărul de dinți implicați. Aceasta, la rândul său, este exprimată în raportul dintre numărul de dinți de pe angrenajul mai mare și numărul de dinți de pe angrenajul mai mic. De exemplu, un sistem de reducere a angrenajului cu o singură treaptă format din două trepte, unul cu 30 de dinți și celălalt cu 10 dinți, ar avea un raport de transmisie de 30:10 sau 3:1. În acest sistem, treapta de viteză mai mare s-ar întoarce cu o treime din viteza celei mai mici, având în același timp cuplul disponibil de trei ori mai mare.
Cutiile de viteze cu trepte multiple permit rapoarte de transmisie mult mai mari decât cele practice cu sistemele cu o singură treaptă. În aceste sisteme se folosesc arbori și roți dințate suplimentare. De exemplu, o angrenare mică este adăugată la arborele de ieșire al primului set de viteze pentru a servi drept motor de intrare pentru un al doilea set de viteze. Se pot adăuga seturi suplimentare de viteze după cum este necesar. Raportul final de transmisie este determinat prin înmulțirea raportului fiecărui set de viteze. De exemplu, o cutie de viteze reductoră constând din trei seturi de viteze cu rapoarte de transmisie de 3:1, 4:1 și 5:1 ar produce un raport final de transmisie de 60:1.
Sistemele de transmisie ca exemplu comun
Sistemele de transmisie ale mașinilor sunt un bun exemplu de sistem de reducere a treptelor de viteză în mai multe etape. Un motor obișnuit se rotește cu 1500 până la 3000 de rotații pe minut (RPM), o viteză mult mai mare decât este necesară anvelopelor. De fapt, dacă această putere ar ajunge la anvelope, probabil că ar cauza probleme serioase, deoarece probabil ar fi mai mult decât ar putea suporta. Transmisia mașinii reduce turațiile către arborele de transmisie, crescând suficient cuplul pentru a deplasa vehiculul. Partea din spate reduce și mai mult viteza la un nivel utilizabil, înmulțind în același timp cantitatea de cuplu disponibilă pentru roțile motoare.
Multe alte mașini, inclusiv multe unelte de mână alimentate electric, folosesc o anumită formă de angrenaj reducător pentru a controla viteza de ieșire în timp ce măresc cuplul disponibil. Acest lucru permite motoarelor electrice mici, de putere relativ redusă, să efectueze lucrări care altfel ar necesita motoare mult mai mari și mai puternice.