Przekładnia redukcyjna jest częścią mechanicznego układu kół zębatych i wałów, który służy przede wszystkim do spowalniania rzeczy w maszynie, tak aby energia z jednego miejsca mogła być przeniesiona i wykorzystana w innym. Przekładnie redukcyjne są najczęściej spotykane w układach napędowych samochodów osobowych i ciężarowych i w tych ustawieniach zmniejszają wysokie prędkości obrotowe silnika i przekształcają je w użyteczną, wolniejszą prędkość, którą opony mogą zinterpretować i bezpiecznie wykorzystać. Tego rodzaju konfiguracje przekładni są również często używane w ciężkich maszynach i innych urządzeniach mechanicznych, zarówno dużych, jak i małych. Wszystko, co w jednym miejscu wykorzystuje duże prędkości obrotowe, ale w innym potrzebuje zredukowanej energii, może skorzystać z tego rodzaju systemu wewnętrznego. Gdy koła zębate pracują prawidłowo, prędkość obrotowa wału wejściowego jest przekształcana na mniejszą prędkość obrotową wału wyjściowego. Ta redukcja prędkości wyjściowej pomaga zwiększyć moment obrotowy. System może wyglądać nieco inaczej w różnych ustawieniach, ale koncepcja jest zwykle taka sama.
Podstawowa kompozycja
Tego rodzaju konfiguracje kół zębatych prawie zawsze występują w wewnętrznych mechanizmach silników, maszyn i innych elementów mechanicznych. Jeśli chodzi o podstawy, zazwyczaj nie są one bardzo skomplikowane. Prosta przekładnia redukcyjna składa się z dwóch kół zębatych o tym samym rozmiarze zębów, ale o różnych średnicach. Liczba zębów jest proporcjonalna do obwodu; koło zębate o mniejszym obwodzie będzie miało mniej zębów niż większe. Na przykład koło zębate o obwodzie 16 cali (40.64 cm) będzie miało dwa razy więcej zębów niż koło o obwodzie 8 cali (20.32 cm).
Kiedy te koła zębate zazębiają się w przekładni redukcyjnej, mniejszy bieg wykonuje dwa obroty na każdy obrót większego biegu — innymi słowy, obraca się dwa razy szybciej. I odwrotnie, moment obrotowy dostępny na większym wale byłby dwa razy większy niż na mniejszym. Wraz ze spadkiem prędkości wyjścia, moment obrotowy jest proporcjonalnie zwiększany.
Określanie przełożenia
Przełożenie, które jest sposobem wyrażenia zależności między względnymi prędkościami każdego zaangażowanego koła zębatego, jest prawie zawsze określane przez liczbę zaangażowanych zębów. To z kolei wyraża się stosunkiem liczby zębów na większym kole do liczby zębów na mniejszym kole. Na przykład jednostopniowy system redukcji biegów 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, przy trzykrotnie większym dostępnym momencie obrotowym.
Wielostopniowe przekładnie redukcyjne pozwalają na uzyskanie znacznie wyższych przełożeń niż jest to praktyczne w przypadku systemów jednostopniowych. W tych układach stosowane są dodatkowe wały i koła zębate. Na przykład do wału wyjściowego pierwszego zestawu kół zębatych dodaje się małe koło zębate, które służy jako napęd wejściowy dla 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
Układy napędowe samochodów 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 wymagana dla opon. W rzeczywistości, gdyby tyle mocy trafiło do opon, prawdopodobnie spowodowałoby to poważne problemy, ponieważ prawdopodobnie byłoby to więcej, niż mogliby sobie poradzić. Skrzynia biegów samochodu zmniejsza obroty wału napędowego, wystarczająco zwiększając moment obrotowy, aby ruszyć pojazdem. Tylny pas dodatkowo zmniejsza prędkość do użytecznego poziomu, jednocześnie zwielokrotniając moment obrotowy dostępny na koła napędowe.
Wiele innych maszyn, w tym wiele narzędzi ręcznych z napędem elektrycznym, wykorzystuje jakąś formę przekładni redukcyjnej do sterowania prędkością wyjściową przy jednoczesnym zwiększeniu dostępnego momentu obrotowego. Dzięki temu małe silniki elektryczne o stosunkowo małej mocy mogą wykonywać prace, które w innym przypadku wymagałyby znacznie większych silników o większej mocy.