Kugghjul
Än idag finns det många saker som innehåller kugghjul. Denna uppfinning är en mycket viktig del av klockor, industriella maskiner och bilväxlar.
Transkription75 repliker · 5:34
Transkriptionen är automatiskt genererad och kan innehålla fel.
Klicka på en replik för att höra den.
Mekanik eller närmare bestämt kugghjul.
Vad har de haft för utveckling egentligen och vart är de på väg?
Kugghjul har ju kommit till för att lösa ett ganska grundläggande problem.
Man har en axel som snurrar för en drivstad till exempel vattenhjul eller en häst eller en vev.
Och man vill överföra den här rotationen i en annan form.
Till en annan plats till exempel eller i en annan riktning eller ett annat varvtal.
Hur ser de tidigare formerna av detta ut? Vattenhjul nämnde du bland annat.
Vattenhjul är ju då ett sätt att driva en mekanism.
Och ganska tidigt när man började industrialisera så gjorde man så att man hade en stor axel som drev en massa hjul som satt upp i taket.
Så hade man rämmar ner till hjul vid de olika maskinerna till exempel svarvar i en fabrik.
Rämmar säger du men blir det inte ett problem med att hjulen glider längs med rämmarna så att du inte får full effekt?
Det är ju ett stort problem så man skulle vilja ha att det ena hjulet driver det andra så att det inte finns minsta risk att de börjar grida.
Och vad man gjorde var att man gick tillbaka till vad urmakarna naturligtvis hade hållit på med sedan medeltiden.
Nämligen kugghjulen.
Man har ett hjul med tänder på som griper tag i varandra.
Det här gör ju att det ena hjulet inte kan gå framåt om det andra inte gör det.
Och i och med att man har två hjul bredvid varandra så, ja, två kugghjul så kan man även ändra riktningar och ändra varvtal som du sa.
Medan den här rämlösningen gör att båda hjulen reser i samma riktning.
Ja, om du har ett stort hjul kopplat till ett litet hjul så kommer när det stora hjulet går ett varv, det lilla hjulet går många varv.
Och det händer också när du använder rämmar.
Men kugghjulen har fördelen att genom att man bestämmer antalet tänder på det ena och det andra, förhållandet mellan dem avgör hur mycket man växlar upp och växlar ner.
Ett litet hjul som driver ett stort kugghjul kommer att göra att när det lilla vrider sig ett varv kommer det stora inte röra sig speciellt långt.
Men samtidigt kan man få också en större kraft i det.
Medan ett stort hjul som driver ett litet, du får högre varvtal med mindre kraft.
Men hur löste man då problemet med rämmarna bland annat?
Delvis genom kugghjul men även genom kedjor förstod jag?
Ja, man kan ju tänka en cykelkedja som ett sorts långt kugghjul som fastnar i kuggarna på ett kugghjul och överför kraften till det andra.
Därmed kan de inte hålla på att glida och det blir därmed en ganska stabil lösning.
I en cykelkedja är problemet att växla.
Det vill säga att man har ju ett antal kugghjul på samma axel som har olika antal tänder.
Och det motsvarar då de åka i formen av utväxling.
Jaha, men om vi går tillbaka till kugghjul.
Man kan även från sitt att vända rörelse och så vidare så kan man vrida den bland annat 90 grader.
Ett problem man har med de vanliga kugghjulen, de som liknar de som sitter i klockor, är att tänderna är ganska små.
De tål inte så stor kraft.
Så en lösning är att man gör dem bredare.
Men då kom man också på att om man tog kuggar som var både breda och snea så grep de in i varandra.
Man fick spiral i en kugghjul.
Och de här kan man om man gör dem i 45 grader riktning sätta två kugghjul i 90 grader riktning mot varandra.
Där det ena driver det andra.
Och dessutom så blev det bättre hållfastighet på dem.
Just det, det är därför man använder dem i växellådor i bilar.
Efterhand så börjar man utveckla många andra tillämpningar.
Till exempel konformiga kugghjul.
Där den ena driver ett annat som är i en annan vinkel.
Ja, en så kallad fjäder eller vad den är.
Ja, du tänker nog vad man kallar för snäckhjul på den svenska.
Det är alltså en skruvliknande kugghjul som driver ett annat kugghjul.
Så när den skruvliknande vrides i ett varv så har andra flyttats fram en kugge.
Ja, precis.
Det intressanta med den var ju att kraften enbart kunde gå i ena riktningen.
Att enbart snäckhjulet kunde driva det stora kugghjulet.
Inte tvärtom.
Det här används till exempel i elvispar eller i vindrutetorkar.
Och efterhand börjar man utveckla bättre och bättre metoder att göra de här.
Man hittade kuggar som hade rätt form så att de alltid gick med samma hastighet.
Ett kugghjul som är utformat på fel sätt.
Man håller på att klicka och har sig.
Man utvecklade många speciella legeringar och precisionsmetoder.
Och nu är vi på väg mot allt mindre och snabbare kugghjul.
Det kanske inte är något man tänker på i dagens elektroniska värld.
Men i de flesta mekanismer finns det något kugghjul gömt någonstans.
Precis. Man lyckades ju även överföra med att ändra den svenska formen lite.
Till bland annat snigelformen, päromformen och så vidare.
Ja, du tänker nog på sådana här konstruktioner där man har ett kugghjul.
Som har en oregelbundet form som driver något annat som det börjar röra sig.
Vi har ju sett sådant på teknisk magasin.
För de som är gamla nog kommer ihåg deras berömda vignett.
Den står ju fortfarande utställd på tekniska museet.
Kugghjul behöver ju inte vara runda.
Och som NASA har visat i datorsimuleringar, de behöver ju inte vara gjorda av metall heller.
De har gjort datorsimulationer av kugghjul på molekylär skala.
Där det är alltså enstaka kolatomer som driver varandra.
Än så länge är det långt bortom vad kemisterna kan göra.
Men de skulle kunna rotera med ett varvetal på miljarder varv i sekunden.