Übersetzungsverhältnis

Als Übersetzung oder Transmission wird in der Technik eine Vorrichtung bezeichnet, die den Wert einer physikalischen Größe in einen anderen Wert derselben Größe übersetzt, wobei beide Werte in einem konstruktiv festgelegten Verhältnis zueinander stehen. Ist das Verhältnis exakt Eins, spricht man ausdrücklich von Übertrager. Übersetzer/Übertrager unterscheiden sich vom Wandler.

Transmission, Übersetzung, Übertragung ist auch das Übersetzungsverhältnis als physikalische Größe. Es wird das Formelzeichen i verwendet. Diese Verhältniszahl ist immer dimensionslos. In der Mechanik spricht man auch von Gang.

Grundlagen

Ein Übersetzer wandelt keine Energieformen. Übersetzungen gibt es innerhalb mechanischer Energie, elektrischer Energie, thermischer Energie, Strahlungsenergie und als Bindungsenergie die chemische Energie und nukleare Energie.

Jeder Übersetzer unterliegt auch bei einem Übersetzungsverhältnis von eins der Entropie, siehe Perpetuum Mobile dritter Art.

Mechanik

Grundlage einer mechanischen Übersetzung ist immer das Prinzip einer einfachen Maschine (Seil/Stange, Rolle, Hebel, Schiefe Ebene). Im idealisierten Fall sind diese einfachen Maschinen und ihre Kombinationen, aus denen jede beliebige, noch so komplizierte Maschine (im Sinne der Physik) besteht, Übertrager von Kräften – in der praktischen Anwendung nur Übersetzer, weil es keine realen idealen Körper gibt, und sich zwangsläufig Verluste ergeben. In weiterer Folge übertragen Bauteile von Maschinen – bzw. übersetzen im Realen – dann Bewegung (dynamische Maschine, oder als Lastausgleich im Tragwerk), Energie oder Leistung.

Transmission im Maschinenbau beschreibt die Kraftübertragung durch Konstruktionselemente wie Stangen, Riemengetrieben (speziell die historischen Transmissionen der Industrialisierung), Wellen, Zahnräder und ähnliches sowie durch Kombinationen dieser erfolgen. Das Übersetzungsverhältnis bezieht sich auf eine einzelne Konstruktionselementpaarungen oder die gesamte Transmission.

Das Übersetzungsverhältnis i

Das Übersetzungsverhältnis einzelner Paarungen kann über verschiedene Beziehungen zwischen dem antreibenden Konstruktionselement (Antrieb) und dem angetriebenen Konstruktionselement (Abtrieb) berechnet werden, zum Beispiel bei Transmissionen mit Rädern:

• bei Riemengetrieben über die wirksamen Durchmesser der Getrieberäder

$i=\frac{d_{Abtrieb}}{d_{Antrieb}}$

• bei Zahnrad- und Kettengetrieben über die Anzahl der Zähne der Getrieberäder

$i=\frac{z_{Abtrieb}}{z_{Antrieb}}$

• passend dazu ergeben sich die Drehzahlen der Getrieberäder

$i=\frac{n_{Antrieb}}{n_{Abtrieb}}$

Umgekehrt zur Drehzahl verhält sich, bei Vernachlässigung von Verlusten, das übertragene Drehmoment. Es ist umso niedriger, je höher die Abtriebsdrehzahl ist.

• über die Momente der Getrieberäder

$i=\frac{M_{Abtrieb}}{M_{Antrieb}}$

• Ist die Antriebsdrehzahl größer als die Abtriebsdrehzahl, das Übersetzungsverhältnis also größer als 1, spricht man umgangssprachlich auch von einer Untersetzung. i > 1
• Die Übersetzung wird als negativ angegeben, wenn die Räder sich gegensinnig drehen.
• Der Ausdruck Gang entspricht dem Übertragungsverhältnis Ganghöhe von Umdrehung zu Vorschub bei Schraubenlinien (Gewinden) - bei mehrstufigen Getriebekonstruktionen spricht man von Gängen für die Abstufungen der Übersetzungsverhältnisse. Bei kleinem i spricht man von einem hohen Gang, bei großem i von einem niedrigen Gang (in der Fahrzeug- und Antriebstechnik etwa vom Kriechgang bei extrem hohem Übersetzungsverhältnis)

Elektrotechnik

Transformatoren sind die typischen Übersetzer von Spannungen und Strömen. Transformatoren können keinen Gleichstrom übersetzen. Die Übersetzung von Ein- und Ausgangsspannung (bzw. der Stromstärken) ergibt sich aus dem Verhältnis der Drahtwindungen von Primärspule zur Sekundärspule.

Geeichte Messwandler werden zur Anpassung von hohen elektrischen Spannungen oder Strömen an kostengünstige Messgeräte eingesetzt. Trotz der Bezeichnung "Wandler" sind dies spezielle Transformatoren.

Strahlungsenergie

Optische Übersetzer (z. B. eine Linse) beruhen auf Transmission elektromagnetischer Wellen durch Medien. Der angegebene Messwert ist der Transmissionsgrad τ

Kernenergie

Der Brutreaktor ist ein Übersetzer nuklearer Energie.

Siehe auch

• Informationsübertragung (Physik)