A engrenagem menor (pinhão) sempre é montada no eixo de entrada quando engrenada com uma engrenagem maior montada no eixo de saída? Existem lugares onde a engrenagem maior aciona a engrenagem menor?
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Debanshu Thakur
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Respostas:
Duas engrenagens de malha são usadas para transferir a movimentação rotacional entre dois eixos.
As velocidades relativas de rotação são inversamente proporcionais ao número de dentes em cada engrenagem. Isso é -
Portanto, se desejar que o eixo de saída gire mais lentamente que o eixo de entrada, a engrenagem de saída será maior. Porém, se desejar que o eixo de saída gire mais rápido que o eixo de entrada, a engrenagem de saída será menor.
A razão do relacionamento acima se torna óbvia "por inspeção".
Com o arranjo mostrado abaixo, para cada rotação completa (360 graus) da engrenagem pequena, a engrenagem grande gira apenas parte de uma volta. A engrenagem grande tem uma taxa de RPM mais baixa que a engrenagem pequena.
Se a engrenagem pequena fosse a engrenagem de CONDUÇÃO ou ENTRADA, a engrenagem de DRIVEN ou OUTPUT maior giraria mais devagar.
Mas
Se a engrenagem grande fosse a DRIVING ou INPUT, as pequenas DRIVEN ou OUTPUT girariam mais rapidamente
O arranjo usado depende da necessidade de um aumento ou diminuição de RPMs.
O torque ou "força de torção" é inversamente proporcional à velocidade.
Ou seja, o eixo de rotação mais lento terá proporcionalmente mais torque.
Diagrama da Wikipedia - Relação de transmissão
Veja os exemplos abaixo e você verá como o tamanho da engrenagem está relacionado à velocidade relativa do eixo:
Vários exemplos animados
Exemplo animado de 3 engrenagens de malha
Exemplo animado de velocidade de 2 para 1
Exemplo 1: 1 e 1: 2 da questão da biologia de troca de pilhas essencialmente não relacionada
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Existem muitos exemplos de baixa velocidade de entrada para engrenagens de alta velocidade de saída:
De fato, qualquer tipo de relógio acionado por mola ou peso funciona dessa maneira. A mola ou o peso é usado para aplicar torque à engrenagem de movimento mais lento do mecanismo, e o escape (por exemplo, roda de equilíbrio ou pêndulo) na outra extremidade do sistema de engrenagens regula a velocidade.
Em alguns casos, é mais eficiente usar uma transmissão por correia para esse tipo de mudança de velocidade. Por exemplo, uma "roda giratória" antiquada para fazer fios.
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Qualquer relógio ou relógio mecânico depende da força motriz aplicada à engrenagem grande (a "roda") que aciona a menor (o "pinhão"). Assim, o peso em um relógio de caixa longa é suspenso por um cordão, corda ou corrente da "grande roda" (geralmente fazendo uma rotação a cada 12 horas) e a taxa de rotação é ajustada para a roda de escape (que geralmente possui o ponteiro dos segundos montado nele).
Observe que a forma do dente geralmente é diferente quando se prepara: o atrito é extremamente importante em um relógio, transmitindo altas forças geralmente é menos (e geralmente é atendido ao tornar a roda grande mais espessa do que as outras). Portanto, os dentes são geralmente de forma cicloidal, onde a parte profunda da fenda de um dente é aproximadamente retangular, o que significa que a base de um dente de pinhão é rebaixada. Essa é uma forma de dente fundamentalmente mais fraca, especialmente porque os pinhões podem ter até 6 dentes, mas correm livremente com pouco atrito e ângulo de pressão zero (veja abaixo).
Por exemplo
( desta página )
Um caso extremo é o pinhão da lanterna
( nesta página ), onde o dente do pinhão é completamente rebaixado!
Você nunca lubrifica os dentes de um relógio ou de uma roda de relógio: isso apenas aumenta a viscosidade (ou seja, atrito), desperdiça energia e não faz nada para eliminar o desgaste. Isso ocorre porque as superfícies de contato dos dentes rolam umas sobre as outras, não havendo movimento deslizante envolvido. (Os pivôs, a menos que funcionem em corridas de esferas, precisam de lubrificação. John Harrison empregou corridas de esferas para um protótipo de cronômetro marítimo).
Por outro lado, enquanto a redução da velocidade da engrenagem também envolve superfícies de contato rolando uma sobre a outra, o objetivo geralmente é amplificar a força e, com o mínimo de material, é necessária uma forma mais forte do dente. Normalmente, é uma forma de dente involuta , onde cada dente é mais largo na base, como uma cunha.
Isso significa que os dentes pressionam um ao outro para fora, além de girarem um ao outro, em um ângulo conhecido como ângulo de pressão (geralmente 20 graus nas engrenagens modernas, anteriormente 14,5 graus). Assim, os eixos são afastados, aumentando o atrito nos pivôs e exigindo uma caixa de engrenagens mais forte. (A animação na página da Wikipedia exagera o ângulo de pressão). Tradicionalmente, os pinhões involutos são reduzidos apenas para 12 dentes, com o PA de 20 graus criando mais atrito, mas dentes mais fortes com raízes mais amplas.
Portanto: sim, a engrenagem pode ser usada para aumentar a velocidade de rotação, mas geralmente requer uma forma de dente diferente; caso contrário, perde muito poder de atrito.
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