Machine kan worden gedefinieerd als een cluster van mechanismen die bepaalde taken op een vooraf gedefinieerde manier kunnen uitvoeren door energie te verbruiken. De meeste functies van een machine worden uitgevoerd door gebruik te maken van mechanische kracht, die wordt geleverd door krachtmachines. Een krachtbron kan één vorm van energie omzetten in mechanische energie (in de vorm van rotatiekoppel). Het eerste en belangrijkste voorbeeld kan een elektromotor zijn, waarbij elektrische energie wordt omgezet in mechanische energie. Evenzo fungeren stoomturbine, hydraulische turbine, windmolens, enz. in bepaalde gevallen ook als krachtbron, vooral voor zware toepassingen. Dergelijke aandrijfmotoren bevinden zich meestal op afstand van de machine-eenheden en hebben dus een ander middel nodig om vermogen naar machines over te brengen.

Mechanisch krachtoverbrengingssysteem dient dit doel. Het haalt beweging, koppel en vermogen op van krachtmachines en brengt het vervolgens over naar de beoogde locaties van de machine-eenheden. Afgezien van transmissie, kan het ook van draairichting veranderen en snelheid veranderen om aan nauwkeurige vereisten in machines te voldoen. Mechanisch krachtoverbrengingssysteem bestaat uit vier basisaandrijvingen, namelijk tandwielaandrijving, kettingaandrijving, riemaandrijving en touwaandrijving. Voor een gemakkelijke en ononderbroken krachtoverbrenging is er ook hulp nodig van andere mechanische elementen zoals rem, koppeling, as, spie, spie, koppeling, enz. Elk van de vier mechanische aandrijvingen biedt bepaalde voordelen ten opzichte van andere en is dus geschikt voor specifieke toepassingen.

In tegenstelling tot de wrijvingsaandrijving (riemaandrijving en kabelaandrijving), zijn zowel de kettingaandrijving als de tandwielaandrijving een mechanische aandrijving van het inschakeltype, aangezien het vermogen wordt overgedragen door middel van opeenvolgende in- en uitschakeling. In chain drive , een eindeloze ketting loopt door tandwielen van aandrijf- en aangedreven assen, wat op zijn beurt flexibiliteit in het systeem introduceert. Het kan worden gebruikt voor krachtoverbrenging op korte tot middellange afstand. Hoewel het slipvrij is, beperkt het veelhoekige effect deze aandrijving in het bieden van een constante snelheidsverhouding. Tandwielaandrijving , aan de andere kant, is een starre aandrijving door de afwezigheid van een tussenliggend flexibel element. Het is geschikt voor krachtoverbrenging over kleine afstanden en werkt als een positieve aandrijving. Verschillende verschillen tussen kettingaandrijving en tandwielaandrijving worden hieronder in tabelvorm weergegeven.

Tabel:Verschil tussen kettingaandrijving en tandwielaandrijving

Aanwezigheid van tussenelement en flexibiliteit: Mechanische aandrijvingen kunnen worden geclassificeerd op basis van aan- of afwezigheid van tussenschakels. Een flexibele aandrijving is er een waarbij een flexibele tussenverbinding tussen de aandrijving en de aangedreven assen bestaat. Riemaandrijving, kettingaandrijving en kabelaandrijving zijn voorbeelden van flexibele aandrijving door de aanwezigheid van respectievelijk riem, ketting en kabel als tussenschakel tussen twee assen. Een dergelijke koppeling introduceert flexibiliteit in de aandrijfeenheid en kan dus worden gebruikt voor krachtoverbrenging over lange afstanden. Aan de andere kant, wanneer zo'n tussenverbinding niet bestaat, wordt die mechanische aandrijving een starre aandrijving genoemd. Tandwielaandrijving is een voorbeeld van starre aandrijving, aangezien twee starre tandwielen via hun tanden in direct contact komen. Er is geen tussenelement nodig tussen twee versnellingen omdat ze direct passen.

Trillingsdemping: Een voordeel van elke flexibele aandrijving is het vermogen om trillingen te dempen. Gewoonlijk produceert een aandrijfeenheid zoals een aandrijfmotor beperkte en aanvaardbare trillingen; de machine-eenheid kan echter ongewenst overmatige trillingen produceren. Stoot- of schokbelasting, ongebalanceerde kracht, losse verbindingen, dynamische onderdelen en gebroken of beschadigde componenten zijn de voornaamste bronnen van trillingen in de machine-eenheid. Dergelijke trillingen met een hoge amplitude kunnen ernstige schade veroorzaken als ze worden overgedragen op de krachtbron. In elke flexibele aandrijving kan het tussenliggende flexibele element trillingen inherent dempen. Door het ontbreken van een tussenkoppeling in de starre aandrijving, worden trillingen in de machine-eenheid doorgegeven aan de aandrijfmotor. Zo kan een kettingaandrijving de aandrijfeenheid isoleren, maar een tandwielaandrijving kan deze niet beschermen tegen overmatige ongewenste trillingen.

Voorkeursafstand van krachtoverbrenging: Het basisdoel van elke mechanische aandrijving is om beweging en kracht over te brengen van de aandrijfas naar de aangedreven as. De afstand tussen aandrijf- en aangedreven assen kan variëren op basis van verschillende factoren, zoals de indeling van de werkvloer, de beschikbaarheid van ruimte, veiligheidskwesties, enz. Elke mechanische aandrijving is geschikt voor verschillende asafstanden. Kettingaandrijving kan worden gebruikt voor kleine tot middelgrote hartafstanden, meestal tussen 1 - 5 m in een enkele fase. Het kan ook worden gebruikt voor een grotere asafstand door gebruik te maken van extra stationaire steunen. Aan de andere kant heeft tandwielaandrijving de voorkeur voor kleine hartafstanden, meestal minder dan 1 m; anders moeten tandwielen in bulk worden gebruikt, wat ruimte in beslag neemt en het systeemgewicht verhoogt. Door gebruik te maken van stationaire tussenversnellingen kan het vermogen ook over langere afstanden worden overgebracht; dat zal echter het gewicht van het systeem en het vermogensverlies verhogen en dus zal de efficiëntie afnemen.

Krachtoverbrenging tussen niet-parallelle assen: Aandrijf- en aangedreven assen kunnen verschillende oriëntaties hebben. Ze kunnen (i) parallel, (ii) kruisend, of (iii) niet-parallel maar niet snijdend zijn. Op basis van deze relatieve oriëntatie wordt een geschikte mechanische aandrijving gekozen. Alle drie de flexibele aandrijvingen (riem, ketting en touw) zijn alleen geschikt voor parallelle assen. Hoewel kwartslagriem kan worden gebruikt voor loodrechte assen, wordt deze vanwege de vele beperkingen in de praktijk zelden gebruikt. Kettingaandrijving kan alleen vermogen tussen parallelle assen overbrengen. Aan de andere kant kan tandwielaandrijving worden gebruikt voor elke oriëntatie van de aandrijf- en aangedreven assen. Er bestaan ​​verschillende soorten tandwielen - elk is geschikt voor een bepaalde oriëntatie. Zo hebben rechte tandwielen en spiraalvormige tandwielen de voorkeur voor parallelle assen, heeft een conische tandwieloverbrenging de voorkeur voor kruisende assen en is wormwieloverbrenging geschikt voor loodrechte maar niet-kruisende assen.

Rotatierichting: Een andere vereiste van mechanische aandrijving is om de draairichting te wijzigen volgens de vereiste. In machines kan de vereiste draairichting gelijk of tegengesteld zijn aan die van de krachtbron. Een eentraps kettingaandrijving kan de aangedreven as in dezelfde richting draaien als de aandrijfas. Als er meerdere assen nodig zijn om te draaien, kan de kettingaandrijving voor rotatie in beide richtingen zorgen. Aan de andere kant kan een enkeltraps tandwiel de aangedreven as alleen in tegengestelde richting van de aandrijfas draaien. Om in dezelfde richting te draaien, is een tussenversnelling nodig.

Positieve drive: Een mechanische aandrijving die tijdens zijn werking een constante snelheidsverhouding kan bieden, wordt positieve aandrijving genoemd. Een dergelijke constante snelheid is vereist om in veel toepassingen te handhaven; bijvoorbeeld draadsnijden in een draaibank, automatisch schroeven, enz. Geen van de wrijvingsaandrijvingen kan een constante snelheidsverhouding bieden vanwege inherente slip. Hoewel de kettingaandrijving slipvrij is, kan het veelhoekige effect de snelheidsverhouding marginaal veranderen. Het wordt dus niet als een positieve drive beschouwd. Tandwielaandrijving is het enige voorbeeld van positieve aandrijving.

Haalbare snelheidsvermindering: Gewoonlijk draait de krachtbron met een veel hogere snelheid dan bedoeld in de machine-eenheid. Dit vereist een afbouw van het toerental, wat bij elke mechanische aandrijving kan. Elke schijf heeft echter een limiet in de reductiecapaciteit. Een kettingaandrijving kan een snelheidsvermindering van 1:1 tot 1:5 in een enkele trap bieden. Aan de andere kant kan tandwielaandrijving een breed scala aan snelheidsreductie bieden, meestal tussen 1:1 en 1:100. Rechte tandwielen en conische tandwielen hebben de voorkeur voor een kleine reductie, een spiraalvormig tandwiel kan een gemiddelde reductie bieden en een wormwiel kan een steile snelheidsreductie bieden.

Smering: Omdat het een inschakelaandrijving is, komen twee vaste lichamen in direct contact, dus warmteontwikkeling en slijtage zijn veelvoorkomende problemen bij zowel ketting- als tandwielaandrijving. Het gebruik van geschikte smeerolie kan dergelijke ongewenste effecten verminderen. Kettingaandrijving vereist frequente smering; terwijl de meeste tandwielaandrijvingen volledige smering vereisen wanneer de tandwielkast gedeeltelijk of volledig is ondergedompeld in smeerolie.

Wetenschappelijke vergelijking tussen kettingaandrijving en tandwielaandrijving wordt in dit artikel gepresenteerd. De auteur raadt u ook aan de volgende referenties door te nemen voor een beter begrip van het onderwerp.

1. Ontwerp van machine-elementen door V. B. Bhandari (vierde editie; McGraw Hill Education).
2. Machineontwerp door R.L. Norton (vijfde editie; Pearson Education).
3. Een leerboek over machineontwerp door R.S. Khurmi en J.K. Gupta (S. Chand; 2014).