Stupnjevi prijenosa

Slika 1 – Kontrolna ploča s brzinomjerom i tahometrom

Sastavni dio (gotovo) svakog motocikla je kontrolna ploča na kojoj se nalaze brzinomjer i tahometar (Slika 1) – mjerači brzine sâmog motocikla te brzine okretaja radilice unutar agregata. Cilj nam je odrediti vezu između vrijednosti mjerenih i prikazanih tim instrumentima u ovisnosti o stupnjevima prijenosa kružnog gibanja između radilice i pogonskog kotača. Na Slici 2 pojednostavljeno su prikazani osnovni dijelovi sustava za prijenos kružnog gibanja koji se sastoji od radilice (crankshaft), prijenosne osovine (input shaft) te izlazne osovine (output shaft). Na Slici 3 su prikazani stupnjevi prijenosa, redom: primarni, "brzine" te sekundarni.

Zadaća primarnog prijenosa je prijenos kružnog gibanja s radilice na prijenosnu osovinu, preko zupčanika koji se nalaze na njihovim krajevima. Označimo s ω kutnu brzinu radilice koju izravno prikazuje tahometar, a s ωin kutnu brzinu prijenosne (input) osovine. Tada uz nP kao broj zubaca na zupčaniku radilice te NP na zupčaniku prijenosne osovine, pri primarnom prijenosu kružnog gibanja vrijedi slijedeća veza: čime je definiran primarni stupanj prijenosa rP (primary reduction ratio) kao omjer broja zubaca: Prema tome, zupčanik s manjim brojem zubaca brže se okreće jer se u istom vremenu mora "zagristi" isti broj zubaca obaju zupčanika.

Slika 2 – Osnovni dijelovi sustava za prijenos kružnog gibanja

Slika 3 – Stupnjevi prijenosa: primarni, "brzine" i sekundarni

Slijedeći je na redu prijenos putem "brzina" (gears) čija je zadaća prijenos kružnog gibanja s prijenosne na izlaznu osovinu. Taj prijenos se ostvaruje izborom i uklještenjem različitih zupčanika kojih ima jednak broj na obje osovine, i to onoliko koliko motocikl ima "brzina" (obično 5 ili 6). Svakoj "brzini" i (i = 1,...,6 za motocikl sa 6 "brzina") odgovara par zupčanika različitog broja zubaca (Slika 4). Neka je ni broj zubaca zupčanika i-te brzine na prijenosnoj osovini, a Ni zupčanika na izlaznoj osovini. Tada, slično kao i ranije, uz ωin kao brzinu okretanja prijenosne (input) osovine te ωout kao brzinu okretanja izlazne (output) osovine, u ovisnosti o izabranoj "brzini" i, vrijedi relacija: koja definira stupnjeve prijenosa gi za svaku pojedinu "brzinu" i (gear) omjerom broja zubaca:

Sekundarni prijenos je posljednji u nizu te se njime prenosi kružno gibanje s izlazne osovine na pogonski kotač posredstvom dvaju lančanika povezanih lancem – prednjeg lančanika na kraju izlazne osovine te stražnjeg lančanika na kotaču. Ako su nS broj zubaca na prednjem lančaniku i NS broj zubaca na stražnjem, za kutnu brzinu izlazne osovine ωout te kutnu brzinu Ω stražnjeg kotača vrijedi: te je time definiran sekundarni stupanj prijenosa rS (secundary reduction ratio) preko omjera broja zubaca:

Slika 4 – Prijenosna (input) i izlazna (output) osovina

Lančanom upotrebom prethodnih relacija dolazimo do veze između kutne brzine ω radilice i kutne brzine Ω pogonskog kotača, koja je izražena preko definiranih stupnjeva prijenosa jednaka:



dok izražena preko broja zubaca svih zupčanika uključenih u prijenos kružnog gibanja poprima oblik:



Konačnom definicijom ukupnog stupnja prijenosa T_i (transmission) za svaku pojedinu "brzinu" i:



ranija veza svodi se na jednostavan oblik:



I napokon možemo povezati brzinu v motocikla s brzinom okretaja radilice ω, koji su prikazani brzinomjerom i tahometrom na kontrolnoj ploči. Uzevši u obzir da je obodna brzina v stražnjeg kotača vezana s njegovom kutnom brzinom Ω preko radijusa R kotača:



iz poznate veze Ω i ω slijedi:



Želimo li računati u konvencionalnim jedinicama u kojima su brzine izražene na instrumentima – kilometrima na sat (km/h) za brzinu v te tisućama okretaja u minuti (1000 RPM = 1000/min) za kutnu brzinu ω – uz radijus R izražen u centimetrima (cm) potrebno je koristiti slijedeću relaciju:




Kao primjer navodimo stupnjeve prijenosa za motocikl Yamaha YBR125 iz 2005. godine. Broj zubaca zupčanika primarnog prijenosa iznosi: N_P = 68 te n_P = 20, što znači da je primarni stupanj prijenosa jednak: r_P = 68/20 = 3.400. Postavke sekundarnog prijenosa su: N_S = 45 i n_S = 14, stoga je sekundarni stupanj prijenosa jednak: r_S = 45/14 = 3.214. Popis "brzina" g_i, zajedno s ukupnim stupnjevima prijenosa T_i, dan je u Tablici 1.

i	Ni / ni	gi	Ti
1	37 / 14	2.643	28.884
2	32 / 18	1.778	19.431
3	25 / 19	1.316	14.382
4	23 / 22	1.045	11.420
5	21 / 24	0.875	9.563

Tablica 1 – Postavke "brzina" za Yamahu YBR125 (r_P = 3.400 & r_S = 3.214)