Věda a technika v pozadí
Převody
Ozubená kola se rozdělují podle několika hledisek. Nejpoužívanější jsou čelní ozubená kola (ta jsou použita v exponátu), šneková kola, kuželová kola, hřeben s pastorkem apod. Čelní ozubená kola jsou tvořena dvěma koli v téže rovině, která převádějí sílu na otáčivý pohyb. Otáčí se vzájemně opačně. Ozubená kola najdeme třeba na kolu u přehazovačky, u auta v převodovce, u mechanických hodin, u vrtačky atd.
Různé druhy ozubených kol.
Zdroj: Techmania Science Center. Autor: Magda Králová. Under Creative Commons.
Otáčky (úhlová rychlost) ozubených kol závisí na velikosti spojených kol. Protože je rychlost zubů stejná, jsou otáčky většího kola menší. Čím více se kola liší v rozměrech, tím víc se liší jejich úhlové rychlosti. Příklad: pokud má velké kolo dvojnásobný počet zubů a dvojnásobný obvod než kolo malé, tak se otáčí polovičními otáčkami opačným směrem a vyvíjí dvojnásobnou sílu.
Jedno z nejpřesnějších použití ozubených kol a převodů představuje hodinářství. Základem mechanických hodin a hodinek je hlavní soukolí s čelním ozubením. Ozubená kola poháněná závažím nebo nataženým perem otáčejí dvěma ručičkami tak, že minutová oběhne číselník přesně dvanáctkrát za tu dobu, v níž hodinová ručka oběhne jednou. Ručky jsou poháněny hnacím kolem přes pastorek, který se otáčí jednou za hodinu. Minutovou ručku pohání pastorek přímo. Hodinová ručka pohání soukolík čtyř kol tak, že se otáčky redukují na dvanáctinu otáček minutové ručky. Otáčky hnacího kola se ovládají přes další soustavu ozubených kol krokovým mechanismem (krokem), který tvoří jádro časoměrného systému.
Schéma Huygensových hodin.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.
Kyvadlové hodiny mohou být poháněny závažím nebo nataženým perem. Závaží otáčí krokovým kolem spojeným soustavou ozubených kol s ručkami. Krokové kolo se otáčí v přesných krocích. Kyvadlo vychyluje kotvu tak, že její ramena uvolňují zuby krokového kola. Při každém druhém kyvu se krokové kolo uvolní na tak dlouho, že se pootočí právě o jeden zub. A když se krokové kolo otáčí, jeho zuby udržují kyvadlo v pohybu.
