Tandwielen
OVERBRENGINGEN VAN KRACHT / BEWEGING DOOR TANDWIELEN
Een tandwiel is een soort wieltje. In het midden zit de as. Aan de buitenkant van het tandwiel zitten regelmatige uitsteeksels, ook wel tanden genoemd. Ze grijpen precies in de tanden van een ander tandwiel, zo ontstaat een tandwielsysteem.
Tandwielsystemen brengen beweging over van de ene op de andere as over.
Daarbij kunnen er drie dingen veranderen:
snelheid: De draaisnelheid kan veranderd worden door twee tandwielen met een verschillend aantal tanden in elkaar te laten grijpen. Het tandwiel met de meeste tanden zal het langzaamst draaien, het kleinste tandwiel het snelst.
kracht: De kracht waarmee de tandwielen ronddraaien (dat heet eigenlijk het moment) vermindert evenveel als dat de snelheid vermeerdert. Dus als het ene tandwiel drie keer zo snel draait als het andere, kan het ook drie keer zo makkelijk tegenhouden worden.
draairichting: Bij een even aantal tandwielen draaien het drijfwiel en het volgwiel tegengesteld. Bij een oneven aantal zoals in de tweede afbeelding draaien ze in dezelfde richting.
Begrippen
Aandrijfwiel: Het tandwiel dat door een handeling van buitenaf wordt rondgedraaid. Dit kan bijvoorbeeld je hand of een motor zijn.
Het aangedreven tandwiel of volgwiel: Ieder tandwiel dat door een ander tandwiel wordt rondgedraaid.
De tandverhouding: Deel het aantal tanden op het aandrijfwiel doorn het aantal tanden van het aangedreven tandwiel.
Overbrengingsverhouding: Deel het aantal tanden van het aangedreven tandwiel door het aantal tanden op het aandrijfwiel. De overbrengingsverhouding is dus het omgekeerde van de tandverhouding. Kleiner dan 1 is een versnelling, groter dan 1 is een vertraging.
Beide tandwielen hebben 50 tanden.
De overbrengingsverhouding bedraagt dus 50/50=1.
Ze draaien even snel, maar in tegengestelde richting.
De prestatiekracht is hier even groot als de resulterende kracht.
Het groot tandwiel telt 5O tanden, het kleine slechts 10. De overbrengingsverhouding bedraagt hier dus 10/50=0,2.
Het kleine tandwiel draait 5 maal sneller dan het grote. Ze draaien in tegengestelde richting.
Er is veel kracht nodig om het kleine tandwieltje te laten draaien. De prestatiekracht is vijf keer groter dan de uiteindelijke resulterende kracht.
Dit is het omgekeerde van het vorige voorbeeld. De overbrengingsverhouding bedraagt hier dus 50/10=5.
Het kleine tandwiel moet 5 keer volledig rondgedraaid worden om het grote 1 volledige toer te laten maken. Ze draaien hier ook in tegengestelde richting.
Er is weinig kracht nodig om het grote tandwiel te laten draaien. De resulterende kracht zal vijf keer groter zijn dan de initiële prestatiekracht.
Tandwielen kunnen ook op afstand aangedreven worden. Hiervoor gebruikt men meestal een ketting. Deze opstelling doet in principe hetzelfde als het vorige voorbeeld.
Bij gebruik van een ketting verandert de draairichting niet.
Vaak worden meerdere tandwielen naast elkaar gezet, sommigen draaien op dezelfde as.
Hierdoor kan voornamelijk kracht en draaisnelheid, afhankelijk van wat nodig is, aangepast worden.
In dit voorbeeld zal het rechtse tandwiel 8,333 keer meer kracht vertonen dan het linkse. Het links zal 8,333 keer rondgedraaid moeten worden om het rechte één volledige toer, in tegenovergestelde richting, te laten maken.
SOORTEN TANDWIELEN
Tandwiel
Helix tandwiel
Dubbel helix tandwiel
Tandwiel en tandheugel
Kroonwiel
Conisch- of kegeltandw.
Hypoïde tandwiel
Haakse helix tandwielen
Worm en wormwiel
Tandkrans
Planeetwiel-mechanisme
Kettingwiel
WEETJES
Wist je dat?
Niet alle tandwielen zijn rond: sommige zijn vierkant, driehoekig of zelfs ellipsvormig
INTERESSANTE WEBSITE LINKS
NiuTec.nl
Zeer goede en informatieve website waarin alles overzichtelijk, duidelijk en gestructureerd uitgelegd wordt.
De website is ook volledig als pdf bundel te downloaden.
Gearsket.ch
Ideaal voor iedereen die geen fysieke tandwieltjes in de klas heeft.
Het is een goede website om snel virtueel enkele tandwielen te simuleren en te laten draaien.
Eenvoudig en intuïtief. Je ontdekt onmiddellijk hoe tandwielen ten opzichte van elkaar reageren.
Geargenerator
Dit is een website om tandwielen en hun onderlinge gedragingen te simuleren. Je kan zeer gedetailleerd alle mogelijke parameters ingeven. Indien nodig kan je de tandwielen ook vectorieel downloaden om ze bijvoorbeeld te gaan lasersnijden.
Algodoo
Algodoo geeft je de mogelijkheid om op een iPad met natuurkunde te spelen. Gebruik je eigen handen en eenvoudige tekengereedschappen om de wereld van de natuurkunde te ontwerpen, construeren en verkennen.