Мультипликатором в механике называется редуктор с передаточным отношением меньше 1 – предназначен для передачи крутящего момента с повышением оборотов на выходном валу, при этом уменьшая крутящий момент. Примером мультипликатора является обычный велосипед, где один оборот звёздочки с педалями соответствует нескольким оборотам ведомого колеса.
По количеству узлов, мультипликаторы делятся на одноступенчатые и многоступенчатые. Передача крутящего момента осуществляется цепной, ременной или зубчатой передачами. Важной характеристикой мультипликатора, есть – коэффициент мультипликации.
Коэффициент мультипликации, – это отношение угловой скорости вращения входного (первичного) вала к угловой скорости вращения выходного (вторичного) вала :
Все соотношения в мультипликаторе определяются через этот коэффициент, с учётом, конечно же, потерь мультипликатора.
Еще один не маловажный параметр мультипликатора, это крутящий момент , который он способен передать и не сломаться. Не стоит забывать, что при повышении оборотов, крутящий момент падает. Следовательно, чтобы сохранить необходимый момент на нагрузке, на первичный вал необходимо подать крутящий момент в раз больше, чем нужно получить. Зная коэффициент мультипликации и КПД выбранного типа передачи, можно вычислить все необходимые параметры заданного устройства.
К примеру, мы имеем источник механической энергии достаточной мощности, который развивает 500 об/мин, и электрический генератор мощностью 500 Вт (Данные абстрактны). Стоит задача, определить параметры мультипликатора.
Выберем тип передачи ременная, с клиновидным ремнём, её КПД составляет 0,96 (КПД используемых подшипников учитывать не будем). Далее определимся с генератором. В большинстве случаев электрогенераторы проектируются таким образом, что номинальная мощность его достигается при 1500 об/мин.
Определим необходимый коэффициент мультипликации. Поскольку угловая скорость , определяется как
где – количество оборотов в минуту, то коэффициент рекуперации можно определить как отношение оборотов ведущего и ведомого шкивов:
Далее, следуя логике, что скорость движения ремня на обоих шкивах одинакова, через его линейную скорость
определим отношение радиусов шкивов:
Мощность, затраченную источником энергии на привод генератора в действие, найдём из соотношения.
Крутящий момент на первичном валу мультипликатора найдём через мощность:
где 9,55 – некий коэффициент, перевода из рад/с в об/мин. Отсюда
При том, что крутящий момент на валу генератора составит:
Как видим Момент на ведущем валу больше ведомого во столько раз, во сколько меньше его обороты. Если выражать через коэффициент рекуперации то получим: