הפחתת הילוכים פלנטריים

על פני השטח, ייתכן שנראה כי גלגלי שיניים "מצומצמים" בכמות או בגודל, וזה נכון חלקית. כאשר מכונה סיבובית כמו מנוע או מנוע חשמלי זקוקה להפחתת מהירות המוצא ו/או להגדלת המומנט, משתמשים בדרך כלל בגלגלי שיניים כדי להשיג את התוצאה הרצויה. "הפחתה" של גלגל שיניים מתייחסת ספציפית למהירות המכונה הסיבובית; מהירות הסיבוב של המכונה הסיבובית "מצומצמת" על ידי חלוקתה ביחס גלגלי שיניים גדול מ-1:1. יחס גלגלי שיניים גדול מ-1:1 מושג כאשר גלגל שיניים קטן יותר (בגודל מוקטן) עם מספר שיניים קטן יותר משתלב ומניע גלגל שיניים גדול יותר עם מספר שיניים גדול יותר.

להפחתת הילוך יש השפעה הפוכה על המומנט. מומנט המוצא של המכונה הסיבובית מוגבר על ידי הכפלת המומנט ביחס ההילוכים, בניכוי הפסדי יעילות מסוימים.

בעוד שביישומים רבים, הפחתת הילוכים מפחיתה את המהירות ומגדילה את המומנט, ביישומים אחרים, הפחתת הילוכים משמשת להגברת המהירות ולהפחתת המומנט. גנרטורים בטורבינות רוח משתמשים בהפחתת הילוכים באופן זה כדי להמיר את מהירות להב הטורבינה האיטית יחסית למהירות גבוהה המסוגלת לייצר חשמל. יישומים אלה משתמשים בתיבות הילוכים המורכבות בצורה הפוכה מאלה ביישומים המפחיתים את המהירות ומגדילים את המומנט.

כיצד מושגת הפחתת הילוכים? סוגים רבים של מפחיתים מסוגלים להשיג הפחתת הילוכים, כולל, אך לא רק, תיבות הילוכים עם צירים מקבילים, פלנטריים ותולעת ישרה זווית. בתיבות הילוכים עם צירים מקבילים (או מפחיתים), גלגל שיניים עם מספר מסוים של שיניים משתלב ומניע גלגל שיניים גדול יותר עם מספר שיניים גדול יותר. יחס ה"הפחתה" או יחס ההילוכים מחושב על ידי חלוקת מספר השיניים על גלגל השיניים הגדול במספר השיניים על גלגל השיניים הקטן. לדוגמה, אם מנוע חשמלי מניע גלגל שיניים עם 13 שיניים שמשתלב עם גלגל שיניים עם 65 שיניים, מושגת הפחתה של 5:1 (65 / 13 = 5). אם מהירות המנוע החשמלי היא 3,450 סל"ד, תיבת ההילוכים מפחיתה מהירות זו פי חמישה ל-690 סל"ד. אם מומנט המנוע הוא 10 ליברות-אינץ', תיבת ההילוכים מגדילה מומנט זה פי חמישה עד 50 ליברות-אינץ' (לפני הפחתת הפסדי יעילות תיבת ההילוכים).

תיבות הילוכים בעלות גל מקביל מכילות פעמים רבות מספר מערכות הילוכים, ובכך מגדילות את יחס ההילוכים. יחס ההילוכים הכולל נקבע על ידי הכפלת כל יחס הילוכים בודד מכל שלב במערכת הילוכים. אם תיבת הילוכים מכילה מערכות הילוכים של 3:1, 4:1 ו-5:1, היחס הכולל הוא 60:1 (3 x 4 x 5 = 60). בדוגמה שלנו לעיל, מהירות המנוע החשמלי בעל 3,450 סל"ד תפחת ל-57.5 סל"ד באמצעות תיבת הילוכים עם יחס של 60:1. מומנט המנוע החשמלי של 10 ליברות-אינץ' יוגדל ל-600 ליברות-אינץ' (לפני הפסדי יעילות).

אם לגלגל שיניים ולגלגל השיניים המחבר שלו יש את אותו מספר שיניים, לא מתרחשת יחס גיר ויחס ההילוכים הוא 1:1. גלגל השיניים נקרא גלגל סרק ותפקידו העיקרי הוא לשנות את כיוון הסיבוב במקום להפחית את המהירות או להגדיל את המומנט.

חישוב יחס ההילוכים במפחית הילוכים פלנטריים פחות אינטואיטיבי מכיוון שהוא תלוי במספר השיניים של גלגל השמש והגלגל הטבעתי. גלגלי השיניים הפלנטריים פועלים כגלגלי סרק ואינם משפיעים על יחס ההילוכים. יחס ההילוכים הפלנטריים שווה לסכום מספר השיניים על גלגל השמש והגלגל הטבעתי חלקי מספר השיניים על גלגל השמש. לדוגמה, למערכת פלנטרית עם גלגל שמש בן 12 שיניים וגלגל טבעת בן 72 שיניים יש יחס הילוכים של 7:1 ([12 + 72]/12 = 7). מערכות גלגלי שיניים פלנטריים יכולות להשיג יחסים של כ-3:1 עד כ-11:1. אם נדרשת הפחתת הילוכים נוספת, ניתן להשתמש בשלבי פלנטריים נוספים.

יחס ההילוכים בהנעת תולעת בזווית ישרה תלוי במספר ההברגות או ה"התחלות" על התולעת ובמספר השיניים על גלגל התולעת המחבר. אם לתולעת יש שתי התחלות ולגלגל התולעת המחבר יש 50 שיניים, יחס ההילוכים המתקבל הוא 25:1 (50 / 2 = 25).