Πώς λειτουργεί: Κιβώτιο ταχυτήτων

• Διαβάστηκε από 7318 αναγνώστες
• Ημερομηνία δημοσίευσης: 26/9/2012

Ο ρόλος του κιβωτίου ταχυτήτων είναι να πολλαπλασιάζει κατά βούληση τη ροπή του κινητήρα, ώστε ανάλογα να επιτυγχάνεται καλύτερη επιτάχυνση ή μεγαλύτερη ταχύτητα κίνησης.

Tweet

Η ιδιαιτερότητα που έχει ένας κινητήρας εσωτερικής καύσης, σε σχέση, για παράδειγμα, με έναν ηλεκτροκινητήρα είναι ότι εμφανίζει τη μέγιστη ροπή του σε αρκετά υψηλές στροφές επιστροφής. Αυτό κάνει απαραίτητη τη χρήση κιβωτίου ταχυτήτων, ώστε να μπορεί να επιτευχθεί με τις ίδιες περίπου – υψηλές – στροφές, εκκίνηση, κατά την οποία απαιτείται μεγάλη ροπή, αλλά και υψηλή τελική ταχύτητα, για την οποία απαιτείται συγκεκριμένος – πεπερασμένος – αριθμός στροφών. Για παράδειγμα, αν μια μοτοσικλέτα είχε μόνο μία σχέση μετάδοσης, θα έπρεπε να είναι πολύ κοντή, ώστε να μπορεί να ξεκινήσει, αλλά θα είχε πολύ μικρή τελική ταχύτητα, εκτός κι αν ο κινητήρας ανέβαζε απεριόριστες στροφές. Σε αντίθετη περίπτωση, δηλαδή μακριά σχέση μετάδοσης, θα είχε αποδεκτή τελική ταχύτητα, αλλά δε θα μπορούσε ποτέ να ξεκινήσει από στάση, γιατί στις στροφές στις οποίες θα περιστρεφόταν ο κινητήρας εκεί, θα απέδιδε ελάχιστη ροπή.

Ένα κιβώτιο ταχυτήτων μοτοσικλέτας αποτελείται από δύο άξονες, ένα ζεύγος γραναζιών για κάθε σχέση και το μηχανισμό επιλογής. Ο άξονας εισόδου κινείται μέσω εξωτερικού ζεύγους γραναζιών (πρωτεύουσα μετάδοση) από το στροφαλοφόρο. Στην περίμετρό του έχει διαμορφωμένα αυλάκια (πολύσφηνο), ώστε τα γρανάζια να μετακινούνται κατά μήκος του άξονα. Τα γρανάζια έχουν διαμορφωμένες σφήνες στο πλάι τους (κόμπλερ), οι οποίες επιτρέπουν να μεταδίδεται η κίνηση στα πλαϊνά γρανάζια. Ο μηχανισμός επιλογής μετακινεί τα γρανάζια κατά μήκος των αξόνων και επιτρέπει ή όχι στις σφήνες να εμπλακούν μεταξύ τους. Στη μία άκρη του άξονα εξόδου είναι προσαρμοσμένο το μπροστινό γρανάζι της αλυσίδας. Η αλυσίδα με τα δυο γρανάζια της αποτελούν τη δευτερεύουσα μετάδοση.

Σχέσεις υποπολλαπλασιασμού

Κάθε ζεύγος γραναζιών χαρακτηρίζεται από μια σχέση μετάδοσης. Αυτή είναι το κλάσμα των στροφών εισόδου προς τις στροφές εξόδου. Δηλαδή, αν το γρανάζι εισόδου (αυτό που δέχεται την κίνηση από έξω) περιστρέφεται με 2.000 σ.α.λ. και το γρανάζι εξόδου με 1.000, η σχέση μετάδοσης είναι i = 2.000/1.000 = 2. Αν οι στροφές εξόδου είναι λιγότερες από τις στροφές εισόδου (i<1), έχουμε σχέση πολλαπλασιασμού. Στα κιβώτια ταχυτήτων, όλες οι σχέσεις εκτός από την τελευταία (5η ή 6η) είναι σχέσεις υποπολλαπλασιασμού, όπως τέτοιες είναι και οι σχέσεις σε πρωτεύουσα και δευτερεύουσα μετάδοση. Η τελευταία σχέση του κιβωτίου μπορεί σε πολλές περιπτώσεις να είναι μικρότερη του 1, αλλά πάντοτε η ολική σχέση μετάδοσης είναι αρκετά μεγαλύτερη. Η ολική σχέση είναι το γινόμενο πρωτεύουσας, δευτερεύουσας και σχέσης κιβωτίου. Για παράδειγμα, αν σε μια μοτοσικλέτα με πρωτεύουσα μετάδοση i(1) = 2,826 και δευτερεύουσα i(2) = 2,667, τοποθετηθεί τρίτη στο κιβώτιο [i(3) = 1,4], η ολική σχέση μετάδοσης είναι τότε: I = i(1) x i(2) x i(3) = 10,552.

Δηλαδή, εάν εκείνη τη στιγμή ο κινητήρας περιστρέφεται με 7.000 σ.α.λ., ο πίσω τροχός θα περιστρέφεται με 7.000/10,552 = 663 σ.α.λ..

Πολλαπλασιάζοντας με την περίμετρο του τροχού, μπορούμε να βρούμε την ταχύτητα της μοτοσικλέτας. Με αυτό τον τρόπο, μπορούμε να καταρτίσουμε ένα διάγραμμα στο οποίο θα φαίνεται η ταχύτητα σε σχέση με τις στροφές του κινητήρα για κάθε σχέση του κιβωτίου.