Overbrengingen

1e graad secundair onderwijs

Het educatief pakket 'Overbrengingen' is een actiebinnen het actieplan Wetenschapsinformatie enInnovatie. Dit actieplan is een initiatief van deVlaamse regering. Het educatief pakket'Overbrengingen' werd gerealiseerd door Technopolis®,het Vlaamse doe-centrum voor wetenschap en tech-nologie in Mechelen.

Met Technopolis® brengt F.T.I. vzw in opdracht van deVlaamse Regering wetenschap en technologie dichterbij de mens.

Voor meer informatie over het actieplanWetenschapsinformatie en Innovatie:www.wetenschapmaaktknap.be

Wees altijd voorzichtig! Technopolis® kan niet verantwoordelijk gesteld wor-den voor gebeurlijke schade of ongevallen tijdens hetuitvoeren van de experimenten.

Flanders Technology International vzw-2007- alle rech-ten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag wordengereproduceerd zonder voorafgaandelijke schriftelijketoestemming van de uitgever.

Verantwoordelijke uitgever:Erik Jacquemyn, Technologielaan, 2800 Mechelen.

3

Tech

nopo

lis®

• Ove

rbre

ngin

gen

>Vo

orw

oord

VoorwoordDit nieuw educatief pakket 'Overbrengingen' is opgebouwd rond vier mechanische overbrengingsmechanis-men: de tandwieloverbrenging, de riemoverbrenging, de kettingoverbrenging en de worm- en wormwiel-overbrenging.

Als leerkracht technologische opvoeding vind je hier heel wat materiaal om samen met je leerlingen op eenactieve manier aan technologie te doen. De overbrengingsmechanismen worden behandeld in vier apartehoofdstukken. Er is telkens een gedeelte voorzien voor de leerling (Doe het zelf!) en een gedeelte voor deleerkracht (Leerkrachtenfiche).

Het gedeelte 'Doe het zelf!' bevat een of meerdere experimenten die de leerlingen met eenvoudige materia-len zelf kunnen uitvoeren. De leerlingen leren planmatig en probleemoplossend werken, zoals van een tech-noloog vereist wordt. Ze maken ook kennis met het wetenschappelijk proces, waarbij waarneming enondervinding centraal staan.De experimenten zijn een goed aanknopingspunt voor een leuke bijbehorende les, een reeks didactischetips en allerlei weetjes.

De leerkrachtenfiche voorziet in de nodige didactische tips en achtergrondinformatie zodat je als leer-kracht meteen aan de slag kunt. Het materiaal kan perfect aangepast worden aan je eigen manier van les-geven, aan de klasgroep, aan het niveau en/of de interesse van de leerlingen enzovoort. Achteraan vind jeeen verwijzing naar de eindtermen die moeten bereikt worden.

De experimenten lenen zich uitstekend voor werkvormen als groepswerk en begeleid zelfstandig leren.Beide werkvormen bieden heel wat voordelen: leerlingen leren zelf de dingen ontdekken, ze zijn gemoti-veerder en ze nemen actief deel aan het leerproces.

We wensen je veel plezier met dit educatief pakket!

INHOUD

Voorwoord 3

>1. Tandwieloverbrenging 5Doe het zelf! 5Waar is dat goed voor? 5Handen uit de mouwen 5Ook goed om te weten 9Leerkrachtenfiche 12Didactische tips 12Achtergrondinformatie 14

>2. Riemoverbrenging 16Doe het zelf! 16Waar is dat goed voor? 16Handen uit de mouwen 16Ook goed om te weten 19Leerkrachtenfiche 21Didactische tips 21Achtergrondinformatie 22

>3. Kettingoverbrenging 25Doe het zelf! 25Waar is dat goed voor? 25Handen uit de mouwen 25Ook goed om te weten 31Leerkrachtenfiche 33Didactische tips 33Achtergrondinformatie 33

>4. Worm- en wormwieloverbrenging 36Doe het zelf! 36Waar is dat goed voor? 36Ook goed om te weten 37Leerkrachtenfiche 38Achtergrondinformatie 38

Eindtermen 39

4

5

Tech

nopo

lis®

• Ove

rbre

ngin

gen

>1.

Tand

wie

love

rbre

ngin

g >

> D

oe h

etze

lf!

>1.Tandwieloverbrenging

Waar is dat goed voor?

Je staat er misschien nietbij stil, maar als je fietst,maak je gebruik van ver-schillende mechanismen.Je brengt de ronddraaien-de beweging van je pedalen over op het achterwiel.De overbrenging die je hier gebruikt is de ketting-overbrenging.

Naast de kettingoverbrenging zijn er nog heel watandere soorten overbrengingen, zoals de tandwiel-overbrenging en de riemoverbrenging. Elk met huneigenschappen en hun voor- en nadelen.

Een tandwiel is een van de oudste middelen om eenbeweging over te brengen. Wanneer de tanden vantwee tandwielen in elkaar grijpen, zal het draaien vanéén tandwiel het andere tandwiel dwingen om ook tedraaien. Door tandwielen te gebruiken kun je machi-nes en toestellen sneller of trager laten draaien en dedraaizin veranderen.

Doe het zelf!

Handen uit de mouwen

Wat heb je nodig?

Per leerling:• twee tandwielen met een gelijk aantal tanden, bv. 40;• twee tandwielen met minder tanden, bv. 20;• een stukje stevig karton;• twee bouten met een diameter die gelijk is aan de grootte van de gaatjes in de tandwielen;• een schaar of scherp mes.

6

Tech

nopo

lis®

• Ove

rbre

ngin

gen

>1.

Tand

wie

love

rbre

ngin

g >

> D

oe h

etze

lf!

Aan de slag met gelijke tandwielen

Draaizin en aantal omwentelingen bij twee gelijke tandwielen

Start

Stop

Plaats 2 grote tandwielennaast elkaar op het karton.

Duid het middelpunt van de 2 tandwielen aan

op het karton.

Maak op die aangeduideplaatsen een klein gaatje

in het karton.

Steek door elk van degaatjes 1 bout.

Plaats de tandwielen op de bouten.

Wat stel je vast?

1. Laat het linker tandwiel één volledige omwente-ling maken. Hoeveel omwentelingen maakt hetrechter tandwiel?

2. Als je het linker tandwiel naar rechts doet draaien(= wijzerzin), in welke richting draait het rechtertandwiel dan?

7

Tech

nopo

lis®

• Ove

rbre

ngin

gen

>1.

Tand

wie

love

rbre

ngin

g >

> D

oe h

etze

lf!

Aan de slag met ongelijke tandwielen

Draaizin en aantal omwentelingen bij ongelijke tandwielen

Start

Stop

Plaats de 2 tandwielen,1 groot en 1 klein naast

elkaar op het karton.

Duid het middelpunt van de 2 tandwielen aan

op het karton.

Maak op die aangeduideplaatsen een klein gaatje

in het karton.

Steek door elk van degaatjes 1 bout.

Plaats de tandwielen op de bouten volgens

de opgave.

8

Wat stel je vast?

Plaats aan de linkerkant het grootste tandwiel.1. Laat het linker tandwiel één volledige omwente-

ling maken. Hoeveel omwentelingen maakt hetrechter tandwiel?

2. Als je het linker tandwiel naar rechts doet draaien(= wijzerzin), in welke richting draait het rechtertandwiel dan?

Verwissel de beide tand-wielen van plaats.1. Laat het linker tandwiel

één volledige omwente-ling maken. Hoeveelomwentelingen maakt het rechter tandwiel?

2. Als je het linker tandwiel naar rechts doet draaien(= wijzerzin), in welke richting draait het rechtertandwiel dan?

Conclusie

Wanneer één tandwiel draait, komen automatischook de andere tandwielen in beweging.Een klein tandwiel draait sneller rond dan een groot.Zo kan een snelle beweging omgezet worden in eentrage beweging of omgekeerd.Een tandwiel draait altijd net andersom als het tand-wiel waar het tegenaan ligt. In een rij tandwielen wildat zeggen dat alle oneven nummers in de ene rich-ting draaien, en alle even nummers in de andere.

Traag Snel

Tech

nopo

lis®

• Ove

rbre

ngin

gen

>1.

Tand

wie

love

rbre

ngin

g >

> D

oe h

etze

lf!

9

Tech

nopo

lis®

• Ove

rbre

ngin

gen

>1.

Tand

wie

love

rbre

ngin

g >

> D

oe h

etze

lf!

Bij het mechanische uurwerk (zie fig.)zorgt een radarwerk van tandwieltjeservoor dat de wijzers het juiste uur aan-geven. Twee paar tandwielen, met deoverbrengingsverhoudingen 3:1 en 4:1,verbinden de grote wijzer met de kleine.Deze tandwielen samen vertragen dedraaisnelheid twaalfkeer, waardoor de klei-ne wijzer twaalf keerzo langzaam rond-draait als de grote wij-zer.

Grote wijzer Kleine wijzer

Rondsel(6 tandjes)

Wisselrad(30 tandjes)

AandrijfrandTandraderen vanmechanische klokken

Uurrad(24 tandjes)

Minuutrad(10 tandjes)

Ook goed om te weten

Tandwielen kun je vinden in een grasmachine, een mixer, een slacentrifuge, een versnellingsbak van een auto,een differentieel van een auto, een fietsbel, een mechanische wekker of uurwerk, speelgoedauto's, een blikopener …

Een blikopener heeft een scherp wielvormig snijblad en drie tandwielen.Eén tandwiel klemt zich vast onder derand van het blik en draait rond,waardoor het snijwiel het metaal opensnijdt.De twee andere recht boven elkaargeplaatste tandwielen brengen de draai-kracht van de knop over op het eerstetandwiel.

10

Tech

nopo

lis®

• Ove

rbre

ngin

gen

>1.

Tand

wie

love

rbre

ngin

g >

> D

oe h

etze

lf!

De versnellingsbak in een auto zorgt ervoor dat de motor met een zo effectief mogelijke snelheidblijft draaien, terwijl de auto met verschillende snelheden rijdt. Zolang het koppelingspedaalniet is ingedrukt, wordt de koppelingsas door de motor aangedreven. Die as drijft de over-brengingsas aan met een snelheid die afhangt van de gekozen snelheid.

Een elektrische boor heeftgenoeg kracht om nietalleen door hout, maar ookdoor staal en beton teboren. Je kunt het toerentalafstellen op het materiaalwaarin je boort. Sommigeboormachines hebben ookeen klopmechanisme voorhet echt zware werk.

11

Tech

nopo

lis®

• Ove

rbre

ngin

gen

>1.

Tand

wie

love

rbre

ngin

g >

> D

oe h

etze

lf!

In een slacentrifuge wordt middelpuntvliedendekracht gebruikt om sla te drogen. Er is een tandwiel-aandrijving nodig om de mand snel genoeg te kun-nen ronddraaien. Het handvat is verbonden met eengrote tandkrans. Die tandkrans drijft een klein, recht

tandwiel aan dat met de mand verbonden is. Ditlevert een grote overbrengingsverhouding op, zodatde mand veel sneller ronddraait dan het handvatbeweegt.

12

Tech

nopo

lis®

• Ove

rbre

ngin

gen

>1.

Tand

wie

love

rbre

ngin

g >

> Le

erkr

acht

enfic

he

Didactische tips

Inleiding

1. Bij de inleiding moet men de leerlingen warmmaken voor wat gaat komen.Een systeem met een overbrenging laten werken(een legoauto die rijdt, een slagboom die omhooggaat, enzovoort) kan zorgen voor een 'ooh' en eentoename van de interesse voor datgene wat nogmoet komen.

2. Bevestig enkele foto's van een tandwieloverbren-ging, een kettingoverbrenging, een riemoverbren-ging, een worm- en wormwieloverbrenging … aanhet bord. Voeg er ook enkele foto's aan toe vanmateriaal dat werkt zonder een overbrenging (eenhamer, een schroevendraaier …).Laat de leerlingen het onderscheid zoeken tussenzaken mét en zaken zonder overbrenging. In diezoektocht valt wellicht al het woord ketting oftandwiel.

3. Je kunt ook kiezen voor tastbaar materiaal i.p.v.foto's. Dit biedt het grote voordeel dat de leerlin-gen een aantal zaken kunnen uitproberen en kun-nen zien werken. Je kunt de leerlingen de opdrachtgeven om dingen van thuis mee te brengen.

4. Als je als leerkracht kunt beschikken over een com-puterlokaal, kun je de leerlingen ook enkelegerichte zoekopdrachten geven (ict-opdrachten).• Via sites, bv. http://beeldbank.schooltv.nl/ (hier zie

je de werking van overbrengingen zoals tandwie-len, kettingwielen en de versnelling van de fiets).

• Via cd-roms, bv. Kijk, zo werkt het.Als leerkracht stel je enkele gerichte vragen op.De leerlingen zoeken de antwoorden op diebepaalde site of cd-rom. Zo komen ze in contactmet enkele specifieke technische termen,

benamingen en concrete toepassingen. De gevon-den informatie kun je daarna gebruiken en ver-werken in de les(sen).

5. Laat leerlingen onderzoeken waarom tandwielen,riemen, kettingen in allerlei voorwerpen of machi-nes gebruikt worden.

Tandwielen

1. Na de inleiding kun je de overbrengingsmechanis-men een voor een noteren op het bord en daarnabespreken. Op die manier hebben de leerlingenzicht op het geheel van overbrengingsmechanismen.

2. Zet een of meerdere gebruiksvoorwerpen vooraanin de klas (bv. een slacentrifuge, een mechanischeklok) of toon enkele foto's van overbrengingsme-chanismen waarbij tandwielen gebruikt worden.Door gerichte vragen te stellen in een onderwijs-leergesprek kun je de leerlingen enkele zakenlaten ontdekken.• In welke voorwerpen zitten er tandwielen?• Waartoe dienen de tandwielen? Wat is hun doel?• …

3. Aan de hand van het experiment kun je de leer-lingen:• de termen drijver of drijvend tandwiel en volger

of gedreven tandwiel laten ontdekken;• laten ervaren dat een klein tandwiel meer

omwentelingen zal maken dan een groot tand-wiel en dat we zo een versnelling of een vertra-ging kunnen realiseren;

• laten ervaren dat tandwielen die rechtstreeks inelkaar ingrijpen, steeds in tegengestelde richtingdraaien.

Leerkrachtenfiche

13

Tech

nopo

lis®

• Ove

rbre

ngin

gen

>1.

Tand

wie

love

rbre

ngin

g >

> Le

erkr

acht

enfic

he

4. Bij het uitvoeren van de experimenten is hetbelangrijk dat je de leerlingen eerst laat nadenkenover wat ze verwachten, vooraleer ze zelf het expe-riment uitvoeren. De verwondering voor hetonverwachte resultaat is dan des te groter.

5. Het al dan niet slagen van dit soort activiteithangt af van bepaalde factoren.Een voorwaarde is dat leerlingen moeten wetenwat de reden is voor deze werkvorm. We veronder-stellen al te dikwijls dat leerlingen automatischbegrijpen waarom we iets doen. Het ontbrekenvan deze voorwaarde, het weten waarom, kanervoor zorgen dat de verwachtingen van de leer-kracht en de verwachtingen van de leerlingentotaal verschillend zijn. Als leerlingen de redenkennen, zijn ze meer geneigd om op een positievemanier mee te werken.Via het begeleid zelfstandig leren, het zelfontdek-kende, zijn leerlingen actief betrokken bij het leer-proces. Iets wat ze zelf ontdekt hebben, zullen zehoogstwaarschijnlijk langer onthouden.Een andere voorwaarde is dat leerlingen weten wathet einddoel is van de activiteit en hoe ze zullen tewerk gaan. Ook hier gaan we er te snel vanuit datleerlingen weten hoe ze aan de opdracht moetenbeginnen. Leerlingen van de eerste graad hebbennood aan duidelijke instructies en afspraken. Als zealles alleen moeten uitzoeken, loopt het vaak fout.Het einddoel dat we hier voor ogen moeten hou-den is dat de leerlingen zicht krijgen op de eigen-schappen i.v.m. snelheid en draaizin van de tand-wieloverbrenging.

6. Als aanvulling of alternatief zijn er heel wat didac-tische totaalpakketjes op de markt. Dit kanbelangrijk zijn wanneer je als leerkracht het expe-riment wilt uitbreiden en/of wilt kiezen voor eenopstelling met een grotere duurzaamheid (houtenplank i.p.v. karton).Zowel in België als in Nederland vind je leveran-ciers van dergelijk materiaal. Zij bieden naast detotaalpakketjes de onderdelen ook afzonderlijk aan.

7. Op de site www.uitwiskeling.be/2002/tandwielenkun je een programma downloaden over tandwie-len. Je kunt een simulatie maken met twee of driedraaiende tandwielen. Je kunt de snelheid, afge-legde weg en draaizin van het aandrijfwiel instel-len. De snelheid en afgelegde weg van de tandwie-len worden weergegeven in de gekozen eenheid.

8. In Technopolis® kun je het experiment uitvoerenmet grote tandwielen. Je vindt er ook een reuze-groot tandwielmechanisme (de opwindende klok…) waar je de werking van tandwielen van dichtbijkunt onderzoeken. En er zijn nog tandwielen omspannende dingen mee te doen: tellen met je voe-ten, spiralen toveren met je pedalen, een fris bries-je doen waaien, tegen de zon fietsen. Je kunt inTechnopolis® ook de binnenkant van een motor inhet echt zien, en het binnenste van een versnel-lingsbak. Die zit vol tandwielen!

14

Tech

nopo

lis®

• Ove

rbre

ngin

gen

>1.

Tand

wie

love

rbre

ngin

g >

> Le

erkr

acht

enfic

he

Achtergrondinformatie

Wat is overbrenging?

Overbrenging of transmissie is een verzamelnaamvoor verschillende technieken voor het overbrengenvan een ronddraaiende onafgebroken beweging. Vaakgaat dit overbrengen gepaard met het omvormen vandeze beweging (richting en draaisnelheid). De driebelangrijkste groepen van overbrengingen zijn:mechanische overbrengingen, hydraulische overbren-gingen en elektrische overbrengingen. Wij hebbenhet enkel over de mechanische overbrengingen. Deandere overbrengingen behoren niet tot de leerstofvan het vak technologische opvoeding.

De meest voorkomende mechanische overbrengingen.• Tandwieloverbrenging

- met kruisende assen: worm- en wormwiel- met evenwijdige assen: tandwielen met rechte

tanden- met snijdende assen: conische tandwielen

• De kettingoverbrenging• Riemoverbrenging• Cardanoverbrenging• Wrijvingswielen• Tandwiel en tandlat

Gebruik

Tandwielen worden meestal gebruikt …• om de rotatie- of draairichting te veranderen.• om de hoek van de draaibeweging te wijzigen. Je

kunt twee conische tandwielen loodrecht t.o.v. vanelkaar plaatsen, het ene horizontaal en het andereverticaal. Voorbeelden hiervan zijn de handboor-machine en de slagroomklopper.

• om het toerental te vergroten of te verkleinen.• om de rotatie om twee assen te synchroniseren.• om de rotatiebeweging om een andere as te laten

aangrijpen.

Wat is het voordeel van de tanden opde wielen?

• Ze voorkomen het doorslippen van de wielen.Tandwielen draaien dus altijd gesynchroniseerd.

• Het is mogelijk om een exacte overbrengingsver-houding (de verhouding tussen de toerentallen) tebepalen.

De overbrengingsverhouding

Om de overbrengingsverhouding te berekenen moetje het aantal tanden op beide wielen tellen.Bijvoorbeeld: indien het aandrijvend wiel 20 tandenheeft en het aangedreven wiel 10 tanden, dan is deoverbrengingsverhouding 20:10 = 2:1

Met de formule z1 x n1 = z2 x n2 kun je dit berekenen.z1: aantal tanden drijvend tandwielz2: aantal tanden gedreven tandwieln1: aantal omwentelingen van het drijvend tandwieln2: aantal omwentelingen van het gedreven tandwiel

Een manier om de overbrengingsverhouding aanleerlingen uit te leggen is de volgende: de tanden vantwee tandwielen grijpen op elkaar in. Als men hetdrijvend tandwiel één tand laat verplaatsen, danwordt er bij het gedreven tandwiel ook één tand ver-plaatst. Als men het drijvende tandwiel twee tandenlaat verplaatsen, dan worden er bij het gedreventandwiel ook twee tanden verplaatst enzovoort(tandwielen lopen synchroon).Stel dat het drijvende tandwiel 20 tanden heeft enhet gedreven tandwiel 10 en men laat het drijvendetandwiel één volledige omwenteling ronddraaien,dan is het aantal verplaatste tanden, zowel van hetdrijvende tandwiel als van het gedreven tandwielgelijk aan 20. Hiervoor moet het drijvende tandwielechter 2 omwentelingen maken (2 x 10 tanden).

15

Tech

nopo

lis®

• Ove

rbre

ngin

gen

>1.

Tand

wie

love

rbre

ngin

g >

> Le

erkr

acht

enfic

he

Het tussentandwiel

Met een tussentandwiel kun je ervoor zorgen dat dedraairichting van het drijvend en het gedreven tand-wiel gelijk is. Het tussentandwiel heeft geen invloedop de snelheid van drijver t.o.v. volger.

Tandwiel en tandlat

De kolomboormachine beschikt over een tandwiel eneen tandlat. Met dit mechanisme kan men de tafel inde hoogte verstellen.Aan de hendel (1) van de tafel zit een tandwiel (2). Aande achterzijde van de kolom van de boormachine iseen tandlat (3) bevestigd. Door aan de hendel tedraaien, brengt men het tandwiel en dus de tafel inbeweging.

Bij een tandwiel/tandlatoverbrenging gelden dezelf-de wetmatigheden als bij een tandwiel/tandwielover-brenging. Hier hebben we echter een omzetting vaneen ronddraaiende in een rechtlijnige beweging.

Conische of kegeltandwielen

Conische of kegeltandwielen vind je terug bij een dif-ferentieel van een auto, een handboormachine enzo-voort.Omdat de assen hier snijdend staan t.o.v. elkaar heb-ben de tanden van het tandwiel een andere vorm.Bij een tandwieloverbrenging met conische tandwie-len gelden dezelfde wetmatigheden als bij een tand-wieloverbrenging met evenwijdige assen.

1

2

3

16

>>2.Riemoverbrenging

Waar is dat goed voor?

Als je bewegingen over een grotere afstand moetoverbrengen, kun je gebruikmaken van een riemover-brenging. Hierbij worden twee riemschijven metelkaar verbonden via een riem. De ene riemschijf isverbonden met een krachtbron.

Doe het zelf!

Handen uit de mouwen

Wat heb je nodig?

Per leerling:

• twee riemschijven die even groot zijn, bv. 40 mm;• één riemschijf die kleiner is, bv. 20 mm;• een stevige en brede elastiek;• een stukje stevig karton;• twee bouten met een diameter die gelijk is aan de grootte van de gaatjes in de riemschijven;• een schaar of scherp mes.

Tech

nopo

lis®

• Ove

rbre

ngin

gen

>2.

Riem

over

bren

ging

>>

Doe

het

zelf!

17

Tech

nopo

lis®

• Ove

rbre

ngin

gen

>2.

Riem

over

bren

ging

>>

Doe

het

zelf!

Wat stel je vast?

1. Laat de linker riemschijf één volledige omwente-ling maken. Hoeveel omwentelingen maakt derechter riemschijf?

2. Als je de linker riemschijf naar rechts doet draaien(= wijzerzin), in welke richting draait de rechterriemschijf dan?

Start

Stop

Plaats 2 grote riemschijvenop het karton. Houd hierbij

rekening met de groottevan de elastiek.

Duid het middelpunt van de 2 riemschijven

aan op het karton.

Maak op die aangeduideplaatsen een klein gaatje

in het karton

Steek door elk van degaatjes 1 bout.

Plaats de riemschijven op de bouten en leg de riem.

.

Aan de slag met gelijke riemschijven

Draaizin en aantal omwentelingen bij gelijke riemschijven

Aan de slag met ongelijke riemschijven

Draaizin en aantal omwentelingen bij ongelijke riemschijven

Start

Stop

Plaats 2 riemschijven, 1 grooten 1 klein op het karton. Houd

hierbij rekening met de grootte van de elastiek.

Duid het middelpunt van de 2 riemschijven

aan op het karton.

Maak op die aangeduideplaatsen een klein gaatje

in het karton.

Steek door elk van degaatjes 1 bout.

Plaats de riemschijven op de bouten volgens deopgave en leg de riem.

18

Tech

nopo

lis®

• Ove

rbre

ngin

gen

>2.

Riem

over

bren

ging

>>

Doe

het

zelf!

19

Tech

nopo

lis®

• Ove

rbre

ngin

gen

>2.

Riem

over

bren

ging

>>

Doe

het

zelf!

Wat stel je vast?

Plaats de kleinste riemschijf aan de linkerkant.1. Laat de linker riemschijf één volledige omwente-

ling maken. Hoeveel omwentelingen maakt derechter riemschijf?

2. Als je de linker riemschijf naar rechts doet draaien(= wijzerzin), in welke richting draait de rechterriemschijf dan?

3. Kun je ervoor zorgen dat de draairichting tegenge-steld is?

Verwissel de beide riemschijven van plaats.1. Laat de linker riemschijf één volledige omwente-

ling maken. Hoeveel omwentelingen maakt derechter riemschijf?

2. Als je de linker riemschijf naar rechts doet draaien(= wijzerzin), in welke richting draait de rechterriemschijf dan?

Ook goed om te weten

Riemen worden gebruikt bij demotor in auto's om verschillendeelementen samen met de motor,te laten draaien.

20

Bij de kolomboormachine wordteen riem gebruikt. Door de riemop een andere set schijven te leggen, kunnen we de snelheid veranderen.

In een wasmachine wordt de beweging van de motor via een riem overgebracht naar de trommel.

Ook transportbanden zijn een vormvan riemoverbrengingen. De riem ende riemschijven zijn hierbij heelbreed. Hierop worden de zaken gezetdie verplaatst moeten worden.

In een inkjetprinter zit er aan de riem een 'wagentje' met de inktpatronen vast.

Tech

nopo

lis®

• Ove

rbre

ngin

gen

>2.

Riem

over

bren

ging

>>

Doe

het

zelf!

trappenschijf voor V-riem

beschermkast

V-riem

elektromotor

boorspil

boortafel

kolom

21

Tech

nopo

lis®

• Ove

rbre

ngin

gen

>2.

Riem

over

bren

ging

>>

Leer

krac

hten

fiche

Didactische tips

1. Na de inleiding (zie tandwieloverbrenging) kun jede overbrengingsmechanismen een voor een note-ren op het bord en daarna bespreken. Op diemanier hebben de leerlingen zicht op het geheelvan overbrengingsmechanismen.

2. Zet een of meerdere gebruiksvoorwerpen vooraan inde klas (bv. een kolomboormachine, een inkjetprin-ter) of toon enkele foto's van overbrengingmechanis-men waarbij de riemoverbrenging gebruikt wordt.

Door gerichte vragen te stellen in een onderwijs-leergesprek kun je de leerlingen enkele zakenlaten ontdekken.• Bij welke toestellen of apparaten wordt de riem-

overbrenging gebruikt?• Welke riemschijf zal eerst beginnen draaien?• Welk element zorgt ervoor dat de beweging

wordt overgebracht?• In welke richting draaien de beide riemschijven

(kloksgewijs, tegen de klok in)? • Wat kun je doen om de rotatie te versnellen/

vertragen? • …

3. Aan de hand van de theorie en de experimenteni.v.m. de riemoverbrengingen kun je de leerlingen:• de termen drijver of drijvende riemschijf en vol-

ger of gedreven riemschijf laten ontdekken;• laten ervaren dat een kleine riemschijf meer

omwentelingen zal maken dan een grote riem-schijf en dat we zo een versnelling of een vertra-ging kunnen realiseren;

• laten ervaren dat de riemschijven steeds indezelfde richting draaien. Uitzondering: door deriem te kruisen kan men de riemschijven integengestelde richting laten draaien. In de prak-tijk wordt dit echter weinig toegepast.

4. BZL: begeleid zelfstandig lerenDe experimenten met bijbehorende stroomsche-ma's zijn een ideaal middel om de leerlingen zelf-standig en toch begeleid enkel zaken te laten ont-dekken.Begeleid en zelfstandig leren of werken houdt indat de leerlingen een of meerdere opdrachten uit-voeren zonder de hulp van de leerkracht. De leer-kracht is hierbij de coach die stuurt en begeleidtwaar nodig.Deze werkwijze vraagt een totaal andere aanpakdan het traditionele doceren of demonstreren enheeft daardoor heel wat gevolgen zowel voor deleerlingen als voor de leerkracht.

Aan deze aanpak zijn heel wat voordelen verbonden.• De leerkracht krijgt meer tijd om leerlingen

extra te begeleiden en te differentiëren naarge-lang de interesse, de moeilijkheidsgraad, hetniveau van de leerlingen enzovoort.

• Leerlingen leren zelfstandig informatie op tezoeken en te verwerken waardoor ze het leerpro-ces mee bepalen. Het resultaat is een groteremotivatie en een groter gevoel van competentie.

Om het BZL te doen slagen zijn er enkele zakenwaar je toch extra aandacht moet aan besteden.• Duidelijke instructies: 'Wat wordt van de leerling

verwacht?'• Goede afspraken bij het begin van de opdracht.• Evaluatiemodaliteiten: zorg ervoor dat leerlingen

op de hoogte zijn van de manier van evaluerenen van datgene waarop zij zullen worden geëva-lueerd. Bespreek regelmatig hun vorderingen.

• Bij practicumopdrachten is het belangrijk datalle didactische hulpmiddelen, gereedschappenen materialen een vaste plaats hebben.

Leerkrachtenfiche

22

Als leerkracht moet je beschikken over de nodigeorganisatorische, didactische en pedagogischevaardigheden die je wellicht door training onderde knie krijgt.

5. BZL Concreet• Voer zelf het experiment uit a.d.h.v. het stroom-

schema. Zo ondervind je zelf waar er zich moei-lijkheden kunnen voordoen.

• Geef duidelijke instructies zodat de leerlingenweten wat er van hen verwacht wordt. Vertel deleerlingen hoeveel tijd ze krijgen, hoe ze te werkmoeten gaan en wat er gebeurt wanneer ze zichniet aan de afspraken houden.

• Tijdens de opdracht kun je als leerkracht helpenwaar nodig.

• Houd een of meerdere opdrachten achter dehand voor leerlingen die sneller klaar zijn.

6. StroomschemaDoor de proeven in stroomschema's (flowcharts) tegieten, kun je de zelfstandigheid van de leerlingen(BZL) ongetwijfeld verhogen op middellange enlange termijn. Als leerlingen regelmatig met eenflowchart werken, raken zij hiermee vertrouwd,waardoor ze vlot en snel opdrachten zelfstandigkunnen uitvoeren.

7. EvaluatieAls leerkracht kun je de leerlingen beoordelen opde uitvoering van de opdracht, de voorstelling(verwoording) van het resultaat, het eindresultaat,bepaalde attitudes (zorg, doorzetting, samenwer-king met de andere groepsleden …) enzovoort.Evaluatie heeft tot doel de leerlingen te laten aanvoelen wat ze van het practicum hebben opge-stoken.

Evaluatie gebeurt traditioneel door de leraar, maarer wordt steeds meer belang gehecht aan de zelf-evaluatie van de leerling. Zelfevaluatie kan opgang gebracht worden door bij de opdrachten deleerlingen er toe te brengen voortdurend zichzelfen hun werk te bevragen naar juistheid, functio-naliteit en afwerking.

Achtergrondinformatie

Wat is riemoverbrenging?

Riemoverbrenging bestaat uit twee evenwijdigeassen waarop schijven - riemschijven genaamd -gemonteerd zijn. Deze twee schijven zijn door eeneindloze riem verbonden. Indien de schijven dezelfdediameter hebben, draaien ze met dezelfde snelheid.Zijn de diameters niet gelijk, dan hebben ze verschil-lende snelheden.

De snelheden kunnen d.m.v. volgende formule bere-kend worden: d1 x n1 = d2 x n2. Hierbij staan d1 en d2voor de diameters van twee schijven, en n1 en n2 voorhun snelheden (uitgedrukt in omwentelingen perminuut).

Door de onvermijdelijke slip gaat de gedreven schijfiets trager draaien dan het volgens de formule zoumoeten. Vertande riemen hebben dit nadeel niet. Watslip is, wordt verder uitgelegd.

Om verschillende snelheden mogelijk te maken, mon-teert men schijven met verschillende diameters naastelkaar op elke as.

Een riemoverbrenging wordt vaak als koppelinggebruikt. Er worden dan twee schijven met dezelfdediameter naast elkaar gemonteerd. De ene schijfwordt aangedreven, de andere staat stil. De riem kanop elk moment van de ene op de andere schijf gescho-ven worden, terwijl de aangedreven schijf doordraait.

Vroeger werden riemen van zuiver leer vervaardigdomwille van de hoge wrijvingswaarden die de slip minimaliseerden.Het over te brengen maximale vermogen is bij deze leren riemen echter lager dan bij compoundriemen of gelaagde riemen.

Tech

nopo

lis®

• Ove

rbre

ngin

gen

>2.

Riem

over

bren

ging

>>

Leer

krac

hten

fiche

23

Een compoundriem wordt gebruikt voor het over-brengen van grote vermogens. Meestal bestaat hij uitdrie lagen. Een looplaag met gunstige wrijvingseigen-schappen (vaak van chroomleer), een trekvlak uitkunststof vanwege de hoge treksterkte en geringe reken een bescherm- of deklaag (eventueel opnieuw vanchroomleer). De slip van dergelijke riemen is zeerlaag, wat resulteert in een zeer hoog rendement (totcirca 98 %), en een lange levensduur.

Voor- en nadelen van een riemoverbrenging

Voordelen• Beveiliging tegen overbelasting van de motor door

het slippen van de riem. Bv. als bij een kolomboor-machine de boor vastzit in het werkstuk, kan, doorhet doorslippen van de riem, het verbranden vande motor vermeden worden.

• Het vermogen om stoten en trillingen te dempen(elastische riem).

• Willekeurige asafstand.• Eenvoudige en goedkope constructie.• Riemen werken nagenoeg geruisloos.• Met riemen kunnen heel hoge toerentallen over-

gebracht worden.• Riemen hebben geen smering nodig.Nadelen• Zware as- en lagerbelasting. De riem moet immers

met voldoende voorspanning over de schijven liggen.• De overbrengingsverhouding is niet constant

wegens het slippen van de riem.• Riemen zijn niet bestand tegen grote klimaatver-

schillen (nat/droog, warm/koud) en zijn daaromminder geschikt voor toestellen die buiten staan.

Slip

• Slip ontstaat wanneer de riem even contact ver-liest met de riemschijf en daardoor gaat 'door-schuiven'.

• Oorzaken:- de riem is niet strak genoeg gespannen;- slijtage van de riem;

- een 'vochtige', vuile of vettige riem.

• Gevolgen:- verlies aan toerental;- trillingen als gevolg van het onregelmatig en

schokkend draaien van de riem.

• Slip is te vermijden door het plaatsen van eenspanrol

De spanrol wordt het best geplaatst op het gedre-ven riemdeel, zo dicht mogelijk bij de kleinsteriemschijf, zodat het contactoppervlak van de drij-ver vergroot.

• Vlakke riemen slippen gemakkelijker door dan V-riemen omdat het contactoppervlak van de riemmet de riemschijf groter is.

Riemoverbrenging met even grote schijven

Bij een riemoverbrenging met even grote schijven is:• de assnelheid van beide riemschijven gelijk;• de draairichting gelijk.

Gekruiste riemoverbrenging met gelijke schijven

Bij een riemoverbrenging met even grote schijven Tech

nopo

lis®

• Ove

rbre

ngin

gen

>2.

Riem

over

bren

ging

>>

Leer

krac

hten

fiche

24

Tech

nopo

lis®

• Ove

rbre

ngin

gen

>2.

Riem

over

bren

ging

>>

Leer

krac

hten

fiche

maar met gekruiste riem is:• de assnelheid van beide riemschijven gelijk;• de draairichting tegengesteld.Dit wordt zelden toegepast omdat de riem op hetpunt van de kruising extra wrijving ondervindt.

Riemoverbrenging met een kleine drijvende riemschijf

Bij riemoverbrenging met een kleine drijvende riem-schijf is:• de assnelheid van de kleinste schijf groter dan die

van de grote schijf;• de draairichting gelijk.

Doordat de gedreven riemschijf groter is dan de drij-vende riemschijf treedt er een vertraging op. Degedreven riemschijf zal dus minder omwentelingenmaken dan de drijvende riemschijf.

Riemoverbrenging met een grote drijvende riemschijf

Bij riemoverbrenging met een grote drijvende riem-schijf is:• de assnelheid van de grootste schijf kleiner dan

deze van de kleinste schijf;• de draairichting gelijk.Doordat de gedreven riemschijf groter is dan de drij-vende riemschijf treedt er een versnelling op. Degedreven riemschijf zal dus meer omwentelingenmaken dan de drijvende riemschijf.

25

Tech

nopo

lis®

• Ove

rbre

ngin

gen

>3.

Kett

ingo

verb

reng

ing

>>

Doe

het

zelf!

>>3.Kettingoverbrenging

Waar is dat goed voor?

Voor heel wat leerlingen is de fiets het voornaamstevervoermiddel. Maar misschien weet je niet hoe hetkomt dat het achterwiel sneller draait dan je benen.Wellicht ben je ook benieuwd naar wat een ketting-overbrenging is, hoe versnellingen werken enzovoort.

Doe het zelf!

Handen uit de mouwen

Wat heb je nodig?

- Een fiets per 2 à 3 leerlingen.- Krijt

26

Tech

nopo

lis®

• Ove

rbre

ngin

gen

>3.

Kett

ingo

verb

reng

ing

>>

Doe

het

zelf!

Aan de slag

De overbrengingsverhouding proefondervindelijk vaststellen (grootste tandwiel vooraan en kleinste tandwiel achteraan)

Wat stel je vast?

Hoeveel omwentelingen heeft je achterwiel gemaakt als je de trappers precies één keer hebt rondgedraaid?Noteer dit getal hieronder.

Start

Stop

Leg de ketting van je fiets- met behulp van je versnel-

lingsapparaat - op het grootstetandwiel achteraan en het kleinste tandwiel vooraan.

Zet je fiets ondersteboven,op zadel en stuur.

Zet met krijt een streepjeop het achterwiel en op

het spatbord.

Draai de trappers precieséén keer rond.

Tel het aantal keer dat hetachterwiel is rondgedraaid.

27

Tech

nopo

lis®

• Ove

rbre

ngin

gen

>3.

Kett

ingo

verb

reng

ing

>>

Doe

het

zelf!

Aan de slag

De overbrengingsverhouding proefondervindelijk vaststellen (grootste tandwiel vooraan en grootste tandwiel achteraan)

Start

Stop

Leg de ketting van je fiets- met behulp van je versnel-

lingsapparaat - op het grootstetandwiel achteraan en het grootste tandwiel vooraan.

Zet je fiets ondersteboven,op zadel en stuur.

Zet met krijt een streepjeop het achterwiel en op

het spatbord.

Draai de trappers precieséén keer rond.

Tel het aantal keer dat hetachterwiel is rondgedraaid.

Wat stel je vast?

Hoeveel omwentelingen heeft je achterwiel gemaaktals je de trappers precies één keer hebt rondge-draaid? Noteer dit getal hieronder.

Gebruik deze gegevens om de volgende uitspraken tebeoordelen. Maak telkens een keuze tussen veel ofweinig.

1. De ketting ligt achteraan op het kleinste ketting-wiel en vooraan op het grootste kettingwiel. Bijéén omwenteling van de trapas maakt het achter-wiel veel/weinig omwentelingen.

2. De ketting ligt achteraan op het grootste ketting-wiel en vooraan op het grootste kettingwiel. Bijéén omwenteling van de trapas maakt het achter-wiel veel/weinig omwentelingen.

28

Tech

nopo

lis®

• Ove

rbre

ngin

gen

>3.

Kett

ingo

verb

reng

ing

>>

Doe

het

zelf!

Een woordje uitleg

Tandwielen moeten niet rechtstreeks in elkaar grij-pen om elkaar te doen draaien. Je kunt ze ook verbin-den met een ketting. Maar dan draaien ze wel allebeiin dezelfde richting!Ook in dit geval draait een kleiner tandwieltje snellerdan een groot.Je fiets is niet het enige voertuig met een ketting.

Ook in automotoren en allerlei machines vind je kettingen.

Aan de slag

De overbrengingsverhouding berekenen (grootste tandwiel achteraan en grootste tandwiel vooraan)

Aandrijfwiel

Start

Stop

Leg de ketting van je fiets- met behulp van je versnel-

lingsapparaat - op het grootstetandwiel achteraan en het grootste tandwiel vooraan.

Zet je fiets ondersteboven,op zadel en stuur.

Tel de tandjes op het grootstetandwiel aan je trappers.

Tel de tandjes op het grootstetandwiel aan je achterwiel.

Schrijf beide getallen op.

29

Tech

nopo

lis®

• Ove

rbre

ngin

gen

>3.

Kett

ingo

verb

reng

ing

>>

Doe

het

zelf!

Wat stel je vast?

In de eerste twee experimenten heb je de overbren-gingsverhouding (het aantal omwentelingen van hetachterwiel als je de trappers één keer laat ronddraai-en) proefondervindelijk vastgesteld.

Je kunt de overbrengingsverhouding ook berekenenmet de gegevens uit het laatste experiment. Dit doeje door het aantal tanden van het gekozen ketting-wiel vooraan te delen door het aantal tanden van hetgekozen tandwiel achteraan.

In dit experiment hebben we gekozen voor het groot-ste tandwiel vooraan en het grootste tandwiel ach-teraan.

Een voorbeeld

De fiets heeft:• vooraan drie kettingwielen met 46, 36 en 26 tanden;• achteraan 7 kettingwielen met 13, 15, 17, 19, 21, 23 en

25 tanden.

De getallen in het vet gedrukt zijn de tandwielen diewe gekozen hebben.De overbrengingsverhouding is 46:25 = 1,84.Concreet betekent dit: als we de trappers één keerronddraaien, maakt het achterwiel net geen tweeomwentelingen (1,84 omwenteling).

Neem jouw gegevens erbij, maak de berekening en ver-gelijk die met je gegevens uit het tweede experiment.

Wil je ook weten wat de afstand is die je aflegt met jefiets bij deze versnelling, ga dan naar het vierde expe-riment.

30

Tech

nopo

lis®

• Ove

rbre

ngin

gen

>3.

Kett

ingo

verb

reng

ing

>>

Doe

het

zelf!

Aan de slag

Het verzet berekenen (grootste tandwiel achteraanen grootste tandwiel vooraan)

Start

Stop

Leg de ketting van je fiets- met behulp van je versnel-

lingsapparaat - op het grootstetandwiel achteraan en het grootste tandwiel vooraan.

Zet een krijtstreep op degrond en een krijtstreep op

het achterwiel.

Zet de krijtstreep op hetachterwiel gelijk met de krijt-

streep op de grond.

Laat de trappers precieséén omwenteling maken.

Zet opnieuw een krijtstreep op de grond en meet de

afgelegde afstand.

31

Tech

nopo

lis®

• Ove

rbre

ngin

gen

>3.

Kett

ingo

verb

reng

ing

>>

Doe

het

zelf!

Wat stel je vast?

In het vorige experiment heb je de afgelegde afstandbij één omwenteling van de trappers proefondervin-delijk vastgesteld.

Je kunt die afstand ook berekenen met behulp van degegevens uit het derde experiment. Je vermenigvuldigtnamelijk de overbrengingsverhouding (het aantaltanden van het gekozen kettingwiel vooraan en hetaantal tanden van het gekozen tandwiel achteraan)met de wielomtrek.

De wielomtrek van je fiets kun je meten met een lint-meter. Dit is echter niet zo gemakkelijk. Je kunt dewielomtrek ook berekenen. Je vermenigvuldigt dewieldiameter met het getal π (3,14).

In dit experiment hebben we gekozen voor hetgrootste tandwiel vooraan en het grootste tandwielachteraan.

Een voorbeeld

De fiets heeft:• vooraan drie kettingwielen met 46, 36 en 26 tanden;• achteraan 7 kettingwielen met 13, 15, 17, 19, 21, 23 en

25 tanden;• een achterwiel met een diameter van 0,68 m of

680 mm.

De getallen in het vet zijn de tandwielen die we gekozen hebben.De overbrengingsverhouding is 46:25 = 1,84

Concreet betekent dit: als we de trappers één keerronddraaien, maakt het achterwiel net geen tweeomwentelingen (1,84 omwenteling).

De afstand die de fiets aflegt bij één omwentelingvan de trapas noemen we het verzet.Het verzet = de overbrengingsverhouding x

de wieldiameter x π= 1,84 x 0,68 x 3,14= 3,92 meter.

Neem jouw gegevens erbij, maak de berekening envergelijk deze met je gegevens uit het vierde experiment.

Wil je ook weten wat de afstand is die de fiets aflegtbij één omwenteling van de trapas wanneer je kiestvoor de grootste versnelling? Neem dan het grootstekettingwiel vooraan en het kleinste kettingwiel ach-teraan en pas de bovenstaande werkwijze toe.

Ook goed om te weten

Tandwielen geven naast beweging ook kracht aanelkaar door. Een groot tandwiel doet een klein tand-wiel draaien met een grotere snelheid, en heeft daareen grote kracht voor nodig. Dat merk je bij je fiets-versnelling: hoe kleiner het tandwiel achteraan, hoeharder je moet trappen, maar hoe sneller je vooruit-komt.

Tandwielen zijn al heel oud. Lang voor Christusgebruikten onder meer de Chinezen en de Grieken zeal, bijvoorbeeld in water- en windmolens.Kettingoverbrengingen kun je vinden in fietsen,motorfietsen, auto's, industriële en agrarische machines.

32

Tech

nopo

lis®

• Ove

rbre

ngin

gen

>3.

Kett

ingo

verb

reng

ing

>>

Doe

het

zelf!

Een viertaktmotor levertmotorvermogen voor eenauto door de verbrandingvan brandstof en lucht tij-dens een reeks nauwkeurigafgestemde explosies. Doorde explosies binnen de cilin-ders worden zuigers omlaaggedrukt. Deze bewegingdrijft een krukas aan die hetmotorvermogen op de over-brenging en op de nokkenasoverbrengt. De nokkenassynchroniseert het openenvan de kleppen zodat in elkecilinder precies op het juistemoment de ontstekingplaatsvindt.

De treden van de roltrap zijnverbonden met een kettingdie deze treden in een ein-deloze lus langs geleidings-rails voortbeweegt. Omdatde dalende treden hetzelfdegewicht hebben als de stij-gende, fungeren ze als con-tragewicht. De motor hoeftslechts genoeg kracht televeren om de wrijving teoverwinnen en de mensente verplaatsen. Een grootaandrijfwiel draait de tre-den en de handrail rond.

33

Tech

nopo

lis®

• Ove

rbre

ngin

gen

>3.

Kett

ingo

verb

reng

ing

>>

Leer

krac

hten

fiche

Didactische tips

De fiets is het ideale middel om de kettingoverbren-ging te ontdekken. Zowat elke leerling heeft een fiets.

1. Als inleiding kun je polsen naar de ervaring van deleerlingen.• Hoe komt het dat we vooruitrijden als we op

onze trappers duwen?• Welk mechanisme brengt de beweging van de

trappers over op het achterwiel?• Wat doen we als we tegen de wind in of bergop

rijden?• Wat doen we als we met de wind mee of bergaf

rijden?

2. Aan de hand van de kettingoverbrengingen kun jeleerlingen:• de termen drijver of drijvend kettingwiel en

volger of gedreven kettingwiel laten ontdekken;• laten ervaren dat een klein kettingwiel meer

omwentelingen zal maken dan een groot ket-tingwiel en dat we zo een versnelling of een ver-traging kunnen realiseren;

• laten ervaren dat de kettingwielen steeds indezelfde richting draaien. In tegenstelling tot deriemoverbrenging kan men de ketting nietkruisen.

3. Door de experimenten 1 en 2 uit te voeren stellende leerlingen proefondervindelijk vast dat het ach-terwiel sneller ronddraait dan de trappers. Hetaantal omwentelingen dat het achterwiel meermaakt dan de trappers hangt af van de gekozenversnelling.

Het berekenen van de overbrengingsverhoudingen het verzet zijn uitbreidingsoefeningen.

Als leerkracht kun je beslissen deze opdrachten telaten uitvoeren, rekening houdend met het niveauen de interesse van de leerlingen, het tijdsgebruikenzovoort.

4. In het fietsmuseum van Roeselare kun je de evolu-tie van de fiets zien.

5. Nodig een fietsenmaker of garagehouder uit in deklas. Dat brengt niet enkel de techniek, maar ookeen technisch beroep onder de aandacht.

6. Sta ook stil bij de maatschappelijke relevantie: watheeft de evolutie van het vervoer teweeggebracht?(Comfort, de wereld is een dorp geworden, ver-stopte steden en het landschap onder beton,luchtvervuiling …). Wat heeft de techniek in hetalgemeen voor de mens betekend? Moeten weniet meer respect hebben voor technici in vergelij-king met mensen die meer theoretisch geschooldzijn? Moeten we niet meer investeren in weten-schap en techniek?

Achtergrondinformatie

Wat is kettingoverbrenging?

Kettingaandrijving is een eenvoudige en betrouwbaremanier om mechanische energie over te brengen. Deketting is gespannen tussen twee of meer tandwielbla-den. Meestal bestaat er een verschil in diameter tussende bladen. Door het verschil in diameter kan het eneblad sneller of minder snel ronddraaien dan het andereblad. De ketting zelf bestaat uit scharnierende delendie verbonden zijn door pennen. Deze pennen vallen inde inkepingen van het blad en brengen de kracht over.

Leerkrachtenfiche

34

De kettingoverbrenging, vooral bekend vanwege detoepassing in fietsen, combineert eigenschappen vanriem- en tandwieloverbrengingen. Net als riemover-brenging is kettingoverbrenging geschikt voor hetoverbrengen van beweging op grotere afstanden (danbij tandwieloverbrenging). Ook hier moeten de assenevenwijdig lopen en draaien de kettingwielen indezelfde zin. Net als een tandwieloverbrenging heefteen kettingoverbrenging geen last van slip.Kettingoverbrenging kan grotere vermogens aan danriemoverbrenging, daartegenover staat dat ketting-overbrenging meer onderhoud vraagt (smeren). Ookmaakt kettingoverbrenging meer lawaai. Een ketting-wiel lijk op een tandwiel, maar de vorm van de tan-den verschilt.

De belangrijkste voor- en nadelen vankettingoverbrengingen ten opzichtevan riemoverbrengingen.

Voordelen:• hoog rendement (ca.98%);• slipvrije vermogensoverdracht (cfr. riemen);• kleinere kracht op de assen door kleinere voor-

spanning;• lagere gevoeligheid voor hoge temperaturen,

vocht en vuil.

Nadelen:• prijs;• het optreden van allerlei trillingen waardoor een

kettingoverbrenging ook (veel) lawaai maakt;• noodzaak om te smeren;• lagere flexibiliteit.

Kettingoverbrenging waarbij de drijveren de volger even groot zijn

Bij een kettingoverbrenging waarbij de drijver en devolger even groot zijn is:

• de draaizin gelijk;• het aantal omwentelingen van de volger gelijk;• de kracht aan de volger even groot;• de bewegingssnelheid even groot.

Kettingoverbrenging waarbij de drijvergroter is dan de volger

Bij een kettingoverbrenging waarbij de drijver groteris dan de volger is:• de draaizin gelijk;• het aantal omwentelingen van de volger groter;• de kracht aan de volger kleiner;• er treedt een versnelling op.

Kettingoverbrenging waarbij de drijverkleiner is dan de volger

Bij een kettingoverbrenging waarbij de drijver kleineris dan de volger is:• de draaizin gelijk;• het aantal omwentelingen van de volger kleiner;• de kracht aan de volger groter;• er treedt een vertraging op.

De overbrenging van een fiets kun je gemakkelijkberekenen: gewoon het aantal tanden op het voorstekamwiel delen door het aantal tanden achteraan.Stoer als we zijn, nemen we een groot kamwiel voor-aan, met 52 tanden, en een klein achteraan, met 16tanden. De overbrenging is dan 52/16 = 3,25. Als onzebenen één keer rondgegaan zijn, is ons achterwieldrie en een kwart keer rondgegaan.

Tech

nopo

lis®

• Ove

rbre

ngin

gen

>3.

Kett

ingo

verb

reng

ing

>>

Leer

krac

hten

fiche

35

Het verzet van een fiets is geen verhouding, maar eenafstand: het aantal meter dat je fiets aflegt als detrappers één keer rondgegaan zijn. Het verzet is dusde overbrenging vermenigvuldigd met de omtrek vanhet achterwiel. Laat de leerlingen de omtrek van hetachterwiel meten (voor een normale fiets is dat 2,18meter, voor een kinderfiets zal het kleiner zijn). Eenfiets voor een volwassene, met een overbrenging van3,25 (52 tanden vooraan, 16 tanden achteraan) heeftdus een verzet van 3,25 x 2,18 = 7,1 meter. Eén keertrappen brengt je 7,1 meter verder. Dit is al een grootverzet. Je moet stevige benen hebben om dit 'verzetrond te krijgen', zoals ze dat in wielermiddens zeg-gen. Laat de leerlingen opmeten welk verzet zegebruiken in verschillende omstandigheden (indienze een fiets met versnellingen hebben, uiteraard).

Vroeger werden de fietsen nog niet aangedreven dooreen ketting. De trappers zaten rechtstreeks aan hetvoorwiel vast. Zoals nu nog steeds het geval is bijdriewielers voor kleuters. Heb je al gezien hoe snelzo'n kindje moet peddelen als de driewieler een beet-je vaart krijgt? Bij een moderne fiets kun je met ééntrap een redelijke afstand afleggen, omdat de tweetandwielen ervoor zorgen dat de wielen meeromwentelingen maken dan de trappers. Bij die antie-ke fietsen zonder ketting ging dat niet. De enigemanier om meer afstand per trap af te leggen, washet aangedreven wiel groter maken. Dat ging somsheel ver, met wielen die meer dan een mens hoogwaren. Een hoogwieler heette een dergelijke fiets.Rond 1870 waren de hoogwielers in de mode. Tegende twintigste eeuw hadden de fietsen kettingen.

Tech

nopo

lis®

• Ove

rbre

ngin

gen

>3.

Kett

ingo

verb

reng

ing

>>

Leer

krac

hten

fiche

36

Tech

nopo

lis®

• Ove

rbre

ngin

gen

>4.

Wor

m- e

n w

orm

wie

love

rbre

ngin

g >

> D

oe h

etze

lf!

>>4.Worm- en wormwiel-overbrenging

Waar is dat goed voor?

Een overbrenging waarbij een zeer grote vertragingwordt gerealiseerd is de worm en het wormwiel.De worm- en wormwieloverbrenging bestaat uit eenworm (1) (een as met een soort schroefdraad) en eenwormwiel (2). Het wormwiel lijkt op een tandwiel,maar dat is het niet: de tanden van het wormwiel zijncurvevormig en staan schuin. De worm is altijd dedrijver, het vormwiel de gedrevene.

Doe het zelf!

37

Tech

nopo

lis®

• Ove

rbre

ngin

gen

>4.

Wor

m- e

n w

orm

wie

love

rbre

ngin

g >

> D

oe h

etze

lf!

Ook goed om te weten

De worm- en wormwieloverbrenging vind je terug bij het systeem van de ruitenwissers.

De draaibeweging van een elektromotor bij ruitenwissers wordt via een tandwiel en een kruk omgezet in de heen- en weerbeweging van de

ruitenwissers. Een wormwiel op de motoras drijft een klein tandwiel aan. Vlakbij de rand van dit tandwiel is een verbindingsstang bevestigd. Als het

tandwiel draait, drijft deze stang een tandlat (heugel) aan die hierdoorheen en weer beweegt. De heugel grijpt in de tanden van het rond-

sel van de ruitenwisserbladen.

De worm- en wormwieloverbrenging vind jeook terug in tandwielkasten van machineswaar een grote kracht en een grote vertra-ging moeten worden gerealiseerd.

38

Tech

nopo

lis®

• Ove

rbre

ngin

gen

>4.

Wor

m- e

n w

orm

wie

love

rbre

ngin

g >

> Le

erkr

acht

enfic

he

Achtergrondinformatie

Een worm doet op het eerste gezicht wel denken aaneen stuk schroefdraad, maar het tandprofiel wijktduidelijk af van dat van een schroefdraad. Een worm-wiel ziet er wel wat uit als een tandwiel met schuinevertanding, alleen is het aan de omtrek hol uitge-draaid om aan te sluiten op de worm.

Op de foto zie je meteen ook de meest gebruikelijkecombinatie van gebruikte materialen, namelijk staalvoor de worm en brons voor het wormwiel.De afgebeelde worm is enkelgangig (slechts één spiraal)en het wiel heeft 32 tanden.Dit betekent, dat de vertraging i = 32.Wormen worden ook wel dubbelgangig (twee spiralen)uitgevoerd. De schuinstand van de tanden op hetwormwiel is dan natuurlijk groter. Stel dat een twee-gangige worm samenwerkt met een wormwiel vanbijvoorbeeld 80 tanden, dan vind je i = 40.

Leerkrachtenfiche

39

Tech

nopo

lis®

• Ove

rbre

ngin

gen

>Ei

ndte

rmen

>>Eindtermen

Dit educatief pakket kan gebruikt worden om de volgende eindtermen te bereiken:

Planmatig werken en attitudes aannemen De leerlingen

10 evalueren eigen werk in elke fase van het technologisch proces.12 leren systematisch te werk gaan bij het uitvoeren van een technische opdracht.

Enkele technische begrippen verwervenDe leerlingen

16 duiden de onderdelen aan van een technisch systeem met behulp van een eenvoudig schema (stuklijsten/of symbolen).

17 onderscheiden een aantal bewegings- en krachtoverbrengingen.

Enkele technische basisvaardigheden beheersen De leerlingen

33 passen de fasen van het technologisch proces toe bij eenvoudige technische opdrachten.34 monteren en demonteren een eenvoudig samengesteld voorwerp met behulp van een schema.37 passen probleemoplossende technieken toe.

Met dank aan:x Johan Van Hevel: tekst / fotomateriaal p. 6, 7, 8, 17, 18, 26, 27, 28, 30 x Bram Zwinnen: tekeningen op p. 5, 9, 10, 11, 16, 25, 32, 36 (links boven), 37 x Van Blitterswijk Uurwerkreparatie (illustratie p. 9 – links onder), PMOT (p. 13 – boven), Opitec (p. 13 – onder; p. 15 – links onder; p. 36 links onder), Maarten Verhulst(p. 15 – links boven), Ford (p. 19), Sint-Martinusinstituut (p. 20 – links boven), Alphametal (p. 20 – rechts boven), Promatec (p. 20 – onder), Stoffels Aandrijvingen (p. 22),Corbis (p. 35), Wikipedia (p. 36 – midden onder), The University of Western Australia (p. 36 – rechts), Spirofil (p. 37), Frans Hoskens (p. 38)

Technopolis®,waar experimenteren fun is!Fietsen op een kabel op 5 meter hoogte? Zelf een vliegtuig aan de grond zetten? In een superzeepbel staan? Een dutje doen op een spijkerbed? … Je kunt het zo gek niet bedenken of je beleeft het in Technopolis®,het Vlaamse doe-centrum voor wetenschap en technologie.

Technopolis® is geen gewoon museum, maar een doe-centrum, waar je je uitleeft in meer dan 280 experimenten.Kinderen tussen 4 en 8 jaar kunnen zich uitleven in het Kinder-doe-centrum, waar 90 bijkomende interactieveopstellingen werden aangebracht op kindermaat en aangepast aan hun leefwereld. En in de Doe-tuin kun je zelfsin openlucht experimenteren.Je mag hier overal je neus insteken: je voelt, probeert en experimenteert zelf. Zo begrijp je de dingen beter en sneller en leer je op een toffe en spannende manier iets bij over wetenschap en technologie. Je zult merken datwetenschap allesbehalve saai is!

Spannende shows en toffe demo’s maken je bezoek aan Technopolis® extra leuk. Edutainers, Technopolis® medewerkers, laten je tijdens zo’n show of demo op een leuke manier kennismaken met wetenschap. Zo kun je bijvoorbeeld je haren rechtop laten zetten aan de Van de Graaff-generator. Niet met gel of haarlak maar … metelektriciteit! Regelmatig staan er nieuwe shows en demo’s op het programma.

Technopolis® trekt er ook regelmatig op uit! Kinderhappenings, beurzen, evenementen voor het grote publiek ...Afhankelijk van het soort evenement, zijn we aanwezig met een stand, een wetenschappelijke doe-hoek,opstellingen met experimenten, de TechnoVelo® of de wetenschapstruck MysteriX® .

Voor scholen heeft Technopolis® een uitgebreid educatief aanbod. Educatieve pakketten en werkboekjes, educatieveparcours, wetenschapstheater, een wetenschapstruck … Leerkrachten uit zowel het basis- als het secundair onderwijs gebruiken het educatief materiaal van Technopolis® om de wetenschappelijke of technologische lessenaantrekkelijker te maken. Op www.technopolis.be vind je gratis downloadbaar educatief materiaal en meer informatie over het educatieve aanbod van Technopolis®.

Wil je nog meer experimenteren? Neem dan een kijkje op www.experimenteer.be. Je vindt er heel wat leuke proefjes die je thuis of in de klas zelf kunt doen.

Meer info? Surf: www.technopolis.be of bel: 015 / 34 20 00.

Technopolis®, Technologielaan, 2800 Mechelen