Krachtverlies tandwielen afhankelijk van formaat?

Bij elke overbrenging/vertraging gaat er wat energie verloren door wrijving van de tandwielen. Nu vroeg ik me af of er verschil zit in krachtverlies tussen een groot of klein tandwiel bij dezelfde diameter. bv overbrenging van 40 naar 40 tanden of 10 naar 10 tanden. Maakt dit iets uit?

 

Met kleiner heb je minder wrijving/weerstand.
Het gewicht van de tandwielen speelt ook een rol want er moet immers een grotere massa in beweging komen of worden gehouden.

 

Ja, daar zit verschil in.

Grotere tandwielen hebben grotere contactvlakken (en tanden glijden altijd langs elkaar) dus meer wrijvingsverlies.

 

Maar grotere tandwielen kunnen daarmee wél grotere krachten overbrengen.
Goed, dat was de vraag niet, maar het is wel een verklaring waarom er dan niet altijd kleine tandwielen gebruikt worden.

 

Uiteraard.... nogal wiedus, dat een vrachtwagen een zwaarder uitgevoerde versnellingsbak heeft als een brommobiel....
andersom zit er in een brommobiel juist zo'n kleine versnellingsbak omdat hij anders nog maar half zo snel kan vanwege de wrijvingsverliezen....

Als het niet zo was, kon de hele wereld met één standaard-maat tandwielen toe...

 

Massa in beweging brengen (versnellen, vertragen) kost energie, is die massa éénmaal in constante beweging dan is geen energie meer nodig.

 

Met tandwielen geld dat helaas niet, zelfs niet als de lagers volledig wrijvingsloos zouden zijn en de tandwielen in vacuum zouden draaien: de in elkaar grijpende tanden hebben nog steeds frictie.
De volledig rollengelagerde tandwielkast op mijn huidige scheepje verbruikt om de inwendige wrijving te overwinnen ongeveer 25 kW....

 

Tuurlijk, wrijvingsverliezen. Maar mij ging het om het misverstand dat hoe meer massa iets heeft, hoe meer vermogen nodig is. Ik zie misverstand nogal eens als er e-motor advies gevraagd wordt.

 

Een goede vuistregel is dat er per TWK trap 1% verloren gaat! dus een eentraps kast 99% en een drietrapskast ca. 97%

 

zie je het al voor je, een auto versnellingsbak in moduul 0,5.
Heel compact maar hoe lang leeft het...

 

Is gelijk ook de reden dat autos / motorfietsen / vrachtwagens etc meer vermogen aan het uitgaande blok hebben dan dat er daadwerkelijk op de assen staat .

Mijn motorfiets heeft 112pk op het achterwiel en ca. 126pk op de krukas. 8 - 15% verlies is vrij normaal bij motorfietsen autos zullen dit mogelijk nog wel hoger hebben zelfs.

Elke overbrenging kost extra energie.

 

@Ron, of je een tandwiel van 100 kg of van 1 kg. in beweging moet houden maakt toch heus wel uit in energieverbruik toch ?

 

als het tandwiel eenmaal op snelheid is dan is de energie om hem in beweging te houden veel minder. theoretisch gezien zou het 0 zijn (je accelereert niet). Echter door wrijving en zelfs lucht weerstand bij grotere tandwielen zal je altijd energie nodig houden en hoe groter de tandwiel hoe meer wrijving over het algemeen. (luchtweerstand zal vrijwel nihil zijn tegenover de wrijving van de lagers en de contact met het andere tandwiel)

Het verschil echter tussen iets groots en iets kleins zit hem veel meer in de acceleratie en deacceleratie dan het op gang houden van iets.

1500kg in beweging krijgen kost mogelijk wel 5000x meer energie als iets van 500g.
Het in beweging houden van deze objecten kost in energie verschil veel minder want dan speelt de massa theoretisch niet meer mee en nemen alleen de wrijving en eventueel lucht weerstand nog een rol. De massa zelf is namelijk al in beweging en dat zal zijn waar ron naar verwijst. Bij een kleine motor zal het verschil tussen 50g rotor en 200g rotor vrij minimaal zijn.

Echter met afremmen geldt weer het tegenover gestelde hoe zwaarder hoe meer energie het heeft om af te remmen. De energie moet ergens heen of in warmte of in een andere soort energie omgezet worden.

En om het helemaal compleet te maken.
elke actie heeft een evengrote reactie. Maar een 100% rendement energie systeem bestaat niet dus energie gaat altijd verloren in andere dingen wrijving zal omgaan in warmte. Lucht weerstand zal om gaan in verplaatsing van lucht.

https://nl.wikipedia.org/wiki/Wet_van_behoud_van_energie

 

Is juist NIET compact.... de tandwielen moeten achterlijk groot zijn (moduul heeft niks met afmetingen van het tandwiel zelf te maken) om die kleine tandjes heel te houden...

 

Even los komen van tandwielen, want ik denk dat jij ander probleem/rekenarij in gedachten hebt dan ik. Ik doelde op het volgende, en ik denk dat dit geen nieuws is voor jou ...

Stel je twee schijven voor met identieke geometrie. De ene hol en gemaakt van carbonweefsel, de andere massief en gemaakt van lood (of uranium, ook lekker zwaar), hun buitenkanten gelijke ruwheid. Beide zullen evenveel vermogen nodig hebben om hetzelfde toerental te handhaven. In het luchtledige is geen vermogen nodig.

 

Om te antwoorden op de vraag: bij 40 naar 40 heb je iets minder verlies dan bij 10 naar 10. Bij 40-40 is het verlies ongeveer 1%, en bij 10-10 is het ongeveer 1% (zie post #9).
Pas als het verschil tussen die ene ongeveer en die andere ongeveer het belangrijkste verlies is in je systeem, dan maakt de keuze iets uit. In alle andere gevallen: kies een tandwiel uit het midden van de keuzemogelijkheden. (bij maten 4, 10, 40, kies maat 10, bij maten 10, 40, 100, kies maat 40).


Have fun @
Altitude100

 

Dat vind ik nu een briljante observatie.....

 

Ok bedankt voor de info allen!
Ik weet nu welke overbrenging te kiezen, op naar de volgende vraag