Ο μειωτήρας είναι μέρος ενός μηχανικού συστήματος γραναζιών και αξόνων που εξυπηρετεί τον πρωταρχικό σκοπό της επιβράδυνσης των πραγμάτων μέσα σε ένα μηχάνημα έτσι ώστε η ενέργεια να μεταφέρεται και να χρησιμοποιείται σε ένα άλλο μέρος. Τα μειωτικά γρανάζια εμφανίζονται συχνότερα σε κινητήρες αυτοκινήτων και φορτηγών και σε αυτές τις ρυθμίσεις μειώνουν τις υψηλές στροφές περιστροφής του κινητήρα και τις μετατρέπουν σε εύχρηστη, πιο αργή ταχύτητα που τα ελαστικά μπορούν να ερμηνεύσουν και να χρησιμοποιήσουν με ασφάλεια. Αυτού του είδους οι διαμορφώσεις ταχυτήτων χρησιμοποιούνται επίσης συχνά σε βαριά μηχανήματα και άλλες μηχανικές συσκευές, μικρές και μεγάλες. Οτιδήποτε χρησιμοποιεί υψηλές ταχύτητες περιστροφής σε ένα μέρος αλλά χρειάζεται μειωμένη ενέργεια σε άλλο μπορεί να κάνει χρήση αυτού του είδους εσωτερικού συστήματος. Όταν τα γρανάζια λειτουργούν σωστά, η ταχύτητα περιστροφής του άξονα εισόδου μετατρέπεται σε μικρότερη ταχύτητα περιστροφής στον άξονα εξόδου. Αυτή η μείωση της ταχύτητας εξόδου βοηθά στην αύξηση της ροπής. Το σύστημα μπορεί να φαίνεται ελαφρώς διαφορετικό σε διαφορετικές ρυθμίσεις, αλλά η ιδέα είναι συνήθως η ίδια.
Βασική Σύνθεση
Αυτού του είδους οι διαμορφώσεις γραναζιών εμφανίζονται σχεδόν πάντα στις εσωτερικές λειτουργίες των κινητήρων, των μηχανών και άλλων μηχανικών εξαρτημάτων. Όσον αφορά τα βασικά, δεν είναι συνήθως πολύ περίπλοκα. Ένας απλός μειωτήρας αποτελείται από δύο γρανάζια που έχουν δόντια ίδιου μεγέθους αλλά έχουν διαφορετική διάμετρο. Ο αριθμός των δοντιών είναι ανάλογος της περιφέρειας. το εργαλείο μικρότερης περιφέρειας θα έχει λιγότερα δόντια από το μεγαλύτερο. Για παράδειγμα, ένα γρανάζι με περιφέρεια 16 ίντσες (40.64 cm) θα έχει διπλάσια δόντια από ένα με περιφέρεια 8 ίντσες (20.32 cm).
Όταν αυτά τα γρανάζια μπλέκονται σε μειωτικό κιβώτιο, το μικρότερο γρανάζι κάνει δύο στροφές για κάθε μία περιστροφή του μεγαλύτερου γραναζιού – με άλλα λόγια, περιστρέφεται δύο φορές πιο γρήγορα. Αντίστροφα, η διαθέσιμη ροπή στον μεγαλύτερο άξονα θα είναι διπλάσια από εκείνη του μικρότερου. Καθώς η ταχύτητα εξόδου μειώνεται, η ροπή αυξάνεται αναλογικά.
Προσδιορισμός της σχέσης μετάδοσης
Ο λόγος μετάδοσης, που είναι ένας τρόπος έκφρασης της σχέσης μεταξύ των σχετικών ταχυτήτων κάθε εμπλεκόμενου γραναζιού, σχεδόν πάντα καθορίζεται από τον αριθμό των εμπλεκόμενων δοντιών. Αυτό με τη σειρά του εκφράζεται στην αναλογία του αριθμού των δοντιών στη μεγαλύτερη ταχύτητα προς τον αριθμό των δοντιών στη μικρότερη σχέση. Για παράδειγμα, ένα σύστημα μείωσης ταχύτητας ενός σταδίου που αποτελείται από δύο γρανάζια, το ένα με 30 δόντια και το άλλο με 10 δόντια, θα είχε λόγο μετάδοσης 30:10 ή 3:1. Σε αυτό το σύστημα, η μεγαλύτερη ταχύτητα θα γύριζε στο ένα τρίτο της ταχύτητας της μικρότερης, ενώ είχε τρεις φορές τη διαθέσιμη ροπή.
Τα κιβώτια μειώσεων πολλαπλών σταδίων επιτρέπουν πολύ υψηλότερες σχέσεις μετάδοσης από ό, τι είναι πρακτικές με συστήματα ενός σταδίου. Σε αυτά τα συστήματα χρησιμοποιούνται επιπλέον άξονες και γρανάζια. Για παράδειγμα, ένα μικρό γρανάζι προστίθεται στον άξονα εξόδου του πρώτου σετ γραναζιών για να χρησιμεύσει ως οδηγός εισόδου για ένα δεύτερο σετ γραναζιών. Μπορούν να προστεθούν επιπλέον σετ γραναζιών ανάλογα με τις ανάγκες. Ο τελικός λόγος μετάδοσης καθορίζεται πολλαπλασιάζοντας τον λόγο κάθε σετ γραναζιών. Για παράδειγμα, ένα κιβώτιο μειωτήρα που αποτελείται από τρία σετ γραναζιών με σχέσεις μετάδοσης 3:1, 4:1 και 5:1 θα απέδιδε μια τελική σχέση μετάδοσης 60:1.
Drivetrains ως κοινό παράδειγμα
Τα συστήματα μετάδοσης κίνησης αυτοκινήτων είναι ένα καλό παράδειγμα συστήματος μείωσης ταχυτήτων πολλαπλών σταδίων. Ένας τυπικός κινητήρας στρίβει με 1500 έως 3000 στροφές ανά λεπτό (RPM), ταχύτητα πολύ μεγαλύτερη από αυτή που χρειάζεται στα ελαστικά. Στην πραγματικότητα, εάν αυτή η ισχύς πήγαινε στα ελαστικά, πιθανότατα θα προκαλούσε σοβαρά προβλήματα, καθώς πιθανότατα θα ήταν μεγαλύτερη από ό,τι θα μπορούσαν να αντέξουν. Το κιβώτιο ταχυτήτων του αυτοκινήτου μειώνει τις στροφές στον άξονα μετάδοσης κίνησης, αυξάνοντας αρκετά τη ροπή για να κινήσει το όχημα. Το πίσω άκρο μειώνει περαιτέρω την ταχύτητα σε ένα αξιοποιήσιμο επίπεδο, ενώ πολλαπλασιάζει την ποσότητα ροπής που είναι διαθέσιμη στους κινητήριους τροχούς.
Πολλά άλλα μηχανήματα, συμπεριλαμβανομένων πολλών ηλεκτρικών εργαλείων χειρός, χρησιμοποιούν κάποια μορφή μειωτήρα για τον έλεγχο της ταχύτητας εξόδου αυξάνοντας παράλληλα τη διαθέσιμη ροπή. Αυτό επιτρέπει σε μικρούς, σχετικά χαμηλής ισχύος ηλεκτροκινητήρες να εκτελούν εργασίες που διαφορετικά θα απαιτούσαν πολύ μεγαλύτερους, ισχυρότερους κινητήρες.