Machine is een cluster van mechanismen die een energiebron nodig hebben om een ​​bepaalde taak op een vooraf gedefinieerde manier uit te voeren. Huishoudelijke of industriële machines worden meestal aangedreven met behulp van krachtbronnen (zoals een elektromotor, windmolen, hydraulische of stoomturbine, verbrandingsmotor, enz.). Gewoonlijk bevindt deze krachtbron zich verder van de machine-eenheid en draait met een hogere snelheid dan nodig is in machines. Mechanisch krachtoverbrengingssysteem wordt gebruikt om het vermogen van deze krachtbron over te brengen naar de machine-eenheid. Een dergelijk transmissiesysteem dient enkele basisdoelen, zoals (i) het overbrengen van beweging, koppel en vermogen van de aandrijfas naar de aangedreven as, (ii) het omkeren van de draairichting, zoals rechtsom naar linksom of vice versa, en (iii) stappen de rotatiesnelheid verhogen of verlagen.

Mechanisch krachtoverbrengingssysteem bestaat uit vier aandrijvingen en enkele elementen. Vier aandrijvingen zijn tandwielaandrijving, riemaandrijving, kettingaandrijving en touwaandrijving. Elk van hen heeft bepaalde voordelen ten opzichte van anderen. Ze nemen rechtstreeks deel aan beweging en krachtoverbrenging en manipulatie om aan de exacte vereisten te voldoen. Ze halen in feite het vermogen van de aandrijfas en brengen het over naar de aangedreven as. Dergelijke aandrijvingen kunnen worden gebruikt voor toepassingen met lage snelheid en laag vermogen (zoals mechanische horloges, speelgoed, enz.) tot toepassingen met hoge snelheden en zware toepassingen (zoals aandrijvingen op zee, energiecentrales, differentiëlen van voertuigen, enz.). Aan de andere kant omvatten krachtoverbrengingselementen as, spie, koppeling, rem, koppeling, tandwiel, poelie, enz. Deze elementen worden samen met de aandrijving gebruikt om een ​​gemakkelijke en efficiënte krachtoverbrenging te vergemakkelijken.

Vier aandrijvingen van mechanisch krachtoverbrengingssysteem kunnen op verschillende manieren worden geclassificeerd. Een dergelijk criterium voor classificatie is de wijze van krachtoverbrenging. Op basis hiervan kunnen vier aandrijvingen worden onderverdeeld in twee groepen:wrijvingsaandrijving en inschakelaandrijving. In al dergelijke aandrijvingen waarbij kracht wordt overgebracht door middel van wrijving, worden wrijvingsaandrijvingen genoemd . Belt drive en rope drive vallen onder deze categorie. Hun vermogen tot krachtoverbrenging is beperkt tot wrijvingskarakteristieken van twee contactoppervlakken. Vermogensverlies is ook meer vanwege wrijving. Ze hebben echter een inherent vermogen om het systeem te beschermen tegen overbelasting. Aan de andere kant, in betrokkenheidsdriften , krachtoverbrenging vindt plaats door achtereenvolgens in- en uitschakelen van twee vaste delen. Wrijvingskracht speelt bij dergelijke aandrijvingen geen rol. Tandwielaandrijving en kettingaandrijving vallen onder deze categorie. Verschillende verschillen tussen frictieaandrijving en inschakelaandrijving worden hieronder in tabelvorm weergegeven.

Tabel:Verschil tussen wrijvingsaandrijving en inschakelaandrijving

Middelen van krachtoverbrenging: Het basisdoel van mechanische aandrijvingen is om beweging en kracht over te brengen van de aandrijfas naar de aangedreven as. Deze krachtoverbrenging kan zowel door wrijving als door middel van paring worden gerealiseerd. Dergelijke mechanische aandrijvingen waarbij beweging en krachtoverbrenging plaatsvinden door middel van wrijving worden frictieaandrijving genoemd. De wrijvingskracht tussen de poelie en de riem helpt bijvoorbeeld de ene as aan te drijven door kracht van een andere as te halen. Naast riemaandrijving valt ook touwaandrijving onder deze categorie. Aan de andere kant, wanneer krachtoverbrenging plaatsvindt door middel van opeenvolgende in- en uitschakeling van tandwielen, dan wordt die mechanische aandrijving geclassificeerd als inschakelaandrijving. Hier speelt wrijvingskracht geen rol bij de krachtoverbrenging. Bij kettingaandrijving helpt het bijvoorbeeld om de tanden van het tandwiel met de bijbehorende gleuf in de ketting te laten passen bij het overbrengen van kracht. Evenzo is tandwielaandrijving een ander voorbeeld van inschakelaandrijving.

Slip en snelheidsverhouding: De verhouding tussen de snelheid van de aandrijfas en de snelheid van de aangedreven as wordt de snelheidsverhouding genoemd. Verschillende verschijnselen zoals slip, kruip en veelhoekig effect kunnen de snelheidsverhouding veranderen. Een mechanische aandrijving die zorgt voor een constante snelheidsverhouding wordt positieve aandrijving genoemd. Riemaandrijving, die een wrijvingsaandrijving is, is gevoelig voor slip. Slip in deze context duidt op een of beide van de twee gevallen:(i) de aandrijfas draait maar de riem draait niet, en (ii) de riem draait maar de aangedreven as draait niet. Elke wrijvingsaandrijving is gevoelig voor slip en kan daarom geen constante snelheidsverhouding bieden (niet-positieve aandrijving). Engagement-drives zijn vrij van verzending; ze bieden echter niet noodzakelijkerwijs een constante snelheidsverhouding. De kettingaandrijving wordt niet beïnvloed door slip, maar het veelhoekige effect in de ketting kan de snelheidsverhouding in geringe mate belemmeren. Tandwielaandrijving kan worden beschouwd als de enige positieve aandrijving.

Bescherming tegen overbelasting: Soms neemt de belasting op de aandrijfas abrupt toe boven de toegestane limiet. Dit kan verschillende oorzaken hebben, zoals een breuk van het mes, een fout in de berekening, plotseling vastlopen in een deel van de machine, enz. Inherent slippen in frictieaandrijvingen kan het aandrijfelement (elektromotor) beschermen tegen overbelasting in de aangedreven as. Wanneer de belasting groter wordt dan de maximaal toelaatbare limiet, treedt automatisch slip op. Een dergelijke isolatievoorziening is niet beschikbaar in engagement-drives. Er bestaat dus een grote kans dat een element permanent beschadigd raakt. De ketting kan bijvoorbeeld breken of de tanden van het tandwiel kunnen catastrofaal remmen. In extreme gevallen kan de krachtbron ook beschadigd raken.

Overdrachtscapaciteit: Het vermogen van elke wrijvingsaandrijving wordt beperkt door de wrijvingskracht die tussen twee contactoppervlakken inwerkt. Dienovereenkomstig spelen wrijvingskenmerken van contactoppervlakken, initiële spanning en wikkelhoek een cruciale rol bij het bepalen van de limiet voor krachtoverbrenging. Slip treedt inherent op wanneer deze limiet wordt overschreden. Zo zijn frictieaandrijvingen niet geschikt voor zware krachtoverbrenging. Aan de andere kant bepaalt de sterkte van de betreffende elementen (zoals tandwieltanden of tandwieltanden) in de eerste plaats de krachtoverbrengingslimiet in aangrijpingsaandrijvingen. Wrijvingskracht speelt hier geen rol. Deze aandrijvingen kunnen met voordeel worden gebruikt voor zware krachtoverbrenging.

Smering: Wrijvingsaandrijvingen behoeven slechts af en toe gesmeerd te worden. In feite wordt meer dan de gewenste smering niet aanbevolen, omdat hierdoor de slip toeneemt, wat resulteert in onnodige fluctuatie van de snelheidsverhouding en kracht op de lagers. Warmteontwikkeling en slijtage zijn bij dergelijke aandrijvingen geen significante factoren. Aangrijpingsaandrijvingen daarentegen genereren voldoende warmte en slijten geleidelijk. Smering is hier dus zeer gewenst. Kettingaandrijving vereist frequente smering; terwijl tandwielaandrijving meestal volledige smering vereist. Dienovereenkomstig zijn de onderhoudskosten hoger bij inschakelaandrijvingen.

Stroomverlies en efficiëntie: Vermogensverlies door wrijving en slip maakt de wrijvingsaandrijvingen minder efficiënt. Doorgaans kan riem- of touwaandrijving een efficiëntie van 92 - 96% bieden voor eentraps. Inschakelaandrijvingen kunnen een hogere efficiëntie bieden dankzij de juiste smering (verminderde wrijving) en minder vermogensverlies. Een kettingaandrijving kan een efficiëntie van 95 – 97% bieden; terwijl tandwielaandrijving een efficiëntie tot 99% kan bieden in een enkele fase.

In dit artikel wordt een wetenschappelijke vergelijking tussen wrijvingsaandrijving en inschakelaandrijving 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).