Предавателно число

Предавателното число изразява съотношението между скоростите на въртене на две зацепени зъбни колела и се определя като броя зъби на задвижваното колело, разделен на броя зъби на задвижващото, или равностойно — броя обороти на входа, нужни за един оборот на изхода. То е централното понятие при всяка зъбна трансмисия, защото определя компромиса между скоростта на въртене и въртящата сила, тоест въртящия момент, във всяка точка на трансмисията. Число, по-голямо от единица, означава, че изходът се върти по-бавно от входа, но с пропорционално по-голям въртящ момент, докато число под единица прави обратното.

Принципът се основава на запазването на енергията и геометрията на зацепените зъби. Когато малко зъбно колело задвижва голямо, всяко завъртане на малкото придвижва голямото само с част от оборот, затова по-голямото се върти бавно, но упражнява по-голям лост. Мощността — произведението на въртящия момент и скоростта на въртене — остава в общи линии постоянна, ако се пренебрегнат загубите от триене, затова въртящият момент може да се увеличи единствено за сметка на скоростта. Например число 3:1 приблизително утроява въртящия момент, намалявайки изходната скорост до една трета.

Това е от значение, защото двигателят с вътрешно горене произвежда полезен въртящ момент само в ограничен диапазон от обороти — обикновено няколко хиляди в минута. Едно-единствено фиксирано число не би могло едновременно да потегли тежък автомобил от място и да му позволи да пътува икономично с висока скорост. Затова трансмисията предлага набор от числа: ниските предавки с високо число умножават въртящия момент за потегляне и изкачване, докато високите предавки разменят този момент за скорост, оставяйки двигателя да се върти бавно и тихо при равномерно движение. Стъпката между предавките се избира така, че двигателят да остава близо до ефективния си диапазон с покачването на скоростта.

Отделните числа на скоростната кутия не действат сами. Те се умножават с числото на главното предаване, за да дадат общото предавателно число между двигателя и колелата. Първа предавка 3,5:1, действаща през главно предаване 4,0:1, дава общо намаление 14:1, докато овърдрайв с висша предавка 0,8:1 през същия мост дава само 3,2:1. Най-високите предавки, с числа под единица, се наричат овърдрайв и съществуват именно за да намалят оборотите на двигателя за спокойно и икономично движение по магистрала.

Предавателните числа влияят и върху ускорението, теглителната способност и разхода на гориво по начини, които инженерите трябва да балансират. Близко разположените числа задържат двигателя в активния му диапазон за спортно поведение, докато широко разположените благоприятстват икономичността и комфорта. Същата логика важи и за електрическите автомобили, макар те обикновено да имат нужда само от едно намаляващо число, защото моторите им произвеждат силен въртящ момент от нула оборота. Затова разбирането на предавателните числа е ключово за тълкуването на това как всеки автомобил предава мощността си към пътя.