Tỷ số truyền bánh răng là gì?
Tỷ số truyền cho biết một cặp bánh răng ăn khớp đánh đổi tốc độ lấy mô-men xoắn như thế nào. Đây là số răng của bánh răng bị dẫn (đầu ra) chia cho số răng của bánh răng dẫn động (đầu vào). Tỷ số lớn hơn 1 là bộ giảm tốc: đầu ra quay chậm hơn nhưng mô-men xoắn lớn hơn. Tỷ số nhỏ hơn 1 là bộ tăng tốc: đầu ra quay nhanh hơn nhưng mô-men nhỏ hơn. Đây là công cụ cơ khí mang tính phổ quát, áp dụng được ở mọi nơi.
Cách sử dụng công cụ này
Nhập số răng của bánh răng dẫn động (nối với động cơ hoặc đầu vào) và bánh răng bị dẫn (nối với tải hoặc đầu ra). Sau đó nhập mô-men xoắn đầu vào tính bằng newton-mét và tốc độ đầu vào tính bằng vòng/phút (RPM). Công cụ sẽ trả về tỷ số truyền, mô-men xoắn đầu ra và tốc độ đầu ra.
Giải thích công thức
Tỷ số truyền bằng \(N_{ra} / N_{vào}\). Vì công suất được bảo toàn trong một bộ truyền lý tưởng, mô-men xoắn tỷ lệ thuận với tỷ số truyền: \(\tau_{ra} = \text{tỷ số}\cdot\tau_{vào}\), trong khi tốc độ quay tỷ lệ nghịch: \(\omega_{ra} = \omega_{vào} / \text{tỷ số}\). Các kết quả này giả định hiệu suất 100%; bánh răng thực tế hao tổn vài phần trăm do ma sát, nên mô-men xoắn đầu ra thực tế sẽ thấp hơn một chút.
$$\text{tỷ số} = \dfrac{N_{ra}}{N_{vào}},\quad \tau_{ra} = \text{tỷ số}\cdot\tau_{vào},\quad \omega_{ra} = \dfrac{\omega_{vào}}{\text{tỷ số}}$$
Ví dụ minh họa
Một bánh răng dẫn 12 răng ăn khớp với bánh răng bị dẫn 36 răng, với mô-men xoắn đầu vào 10 N·m ở 3000 RPM. Tỷ số = \(36 / 12 = 3\). Mô-men xoắn đầu ra = \(3 \times 10 = 30\) N·m. Tốc độ đầu ra = \(3000 / 3 = 1000\) RPM. Bộ truyền này tăng mô-men xoắn lên gấp ba lần đồng thời giảm tốc độ xuống còn một phần ba.
Câu hỏi thường gặp
Tỷ số 3:1 nghĩa là gì? Đầu vào quay ba vòng cho mỗi một vòng của đầu ra, tăng mô-men xoắn gấp ba lần và giảm tốc độ đi ba lần.
Công cụ có tính đến hao tổn do ma sát không? Không — nó giả định bộ truyền lý tưởng, không hao tổn. Hãy nhân mô-men xoắn đầu ra với hiệu suất hộp số của bạn (ví dụ 0,95) để có ước tính sát thực tế.
Có dùng được cho truyền động xích hoặc dây đai không? Có. Hãy dùng số răng đĩa xích hoặc puli (hoặc đường kính puli) thay cho số răng bánh răng.
