Mecanismo de rotación de engranajes.

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¿El engranaje más pequeño (piñón) siempre está montado en el eje de entrada cuando se engrana con un engranaje más grande que está montado en el eje de salida? ¿Hay lugares donde el engranaje más grande impulsa al engranaje más pequeño?

Debanshu Thakur
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¿Quién dice que nunca es al revés? He visto muchos ejemplos, como el común "spinner de ensalada".
Dave Tweed
@DaveTweed: sí, eso es lo que está preguntando.
Russell McMahon

Respuestas:

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Se utilizan dos engranajes de malla para transferir la transmisión giratoria entre dos ejes.
Las velocidades relativas de rotación son inversamente proporcionales al número de dientes en cada engranaje. Es decir -

EntradaRPM/ /SalidaRpm=Engranaje de salidadientes/ /Engranaje de entradadientes

Entonces, si se desea que el eje de salida gire más lentamente que el eje de entrada, entonces el engranaje de salida es más grande. Pero, si se desea que el eje de salida gire más rápido que el eje de entrada, entonces el engranaje de salida es más pequeño.

La razón de la relación anterior se hace evidente "por inspección".

Con la disposición que se muestra a continuación, por cada rotación completa (360 grados) del engranaje pequeño, el engranaje grande gira solo una parte de una vuelta. El engranaje grande tiene una velocidad de RPM más baja que el engranaje pequeño.

SI el engranaje pequeño era el engranaje de CONDUCCIÓN o ENTRADA, entonces el engranaje grande CONDUCCIÓN o SALIDA estaría girando más lentamente.

Pero

SI el engranaje grande era el engranaje de CONDUCCIÓN o ENTRADA, entonces el engranaje pequeño CONDUCCIÓN o SALIDA estaría girando más rápidamente

La disposición utilizada depende de si se requiere un aumento o disminución de las RPM.

El par o "fuerza de torsión" es inversamente proporcional a la velocidad.
Ese es el eje de giro más lento tendrá proporcionalmente más torque.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Diagrama de Wikipedia - Relación de engranaje


Mire los ejemplos a continuación y verá cómo el tamaño del engranaje se relaciona con la velocidad relativa del eje:

Varios ejemplos animados

Ejemplo animado de 3 engranajes de malla

Ejemplo animado de velocidad 2 a 1


Ejemplo 1: 1 y 1: 2 de la pregunta de biología de intercambio de pila esencialmente no relacionada

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Russell McMahon
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Hay muchos ejemplos de velocidades de entrada bajas a velocidades de salida altas:

  • cocina "ensaladera"
  • Sirena tradicional de manivela
  • generador eléctrico conectado a una toma de fuerza del tractor (toma de fuerza) - también generadores eólicos
  • el engranaje de "sobremarcha" en la transmisión de cualquier vehículo
  • el regulador de velocidad en una máquina de vapor, o en muchos tipos de mecanismos de relojería

De hecho, cualquier tipo de reloj de resorte o de peso funciona de esta manera. El resorte o peso se usa para aplicar torque al engranaje que se mueve más lentamente en el mecanismo, y el escape (por ejemplo, la rueda de equilibrio o el péndulo) en el otro extremo del sistema de engranajes regula la velocidad.

En algunos casos, es más eficiente usar una transmisión por correa para este tipo de cambio de velocidad. Por ejemplo, una "rueca" pasada de moda para hacer hilo.

Dave Tweed
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Cualquier reloj o reloj mecánico depende de la potencia motriz aplicada al engranaje grande (la "rueda") que impulsa al más pequeño (el "piñón"). Por lo tanto, el peso en un reloj de caja larga está suspendido por un cable, cuerda o cadena de la "gran rueda" (generalmente haciendo una rotación cada 12 horas) y la velocidad de rotación está orientada hacia la rueda de escape (que a menudo tiene la manecilla de segundos montado en él).

Tenga en cuenta que la forma del diente generalmente es diferente cuando se prepara: la fricción es de importancia crítica en un reloj, la transmisión de fuerzas altas generalmente es menor (y generalmente se soluciona al hacer que la gran rueda sea más gruesa que las otras). Por lo tanto, los dientes son generalmente de forma cicloidal, donde la parte profunda de la ranura en un diente es aproximadamente rectangular, lo que significa que la base de un diente de piñón está socavada. Esta es una forma de diente fundamentalmente más débil, especialmente porque los piñones pueden tener tan solo 6 dientes, pero funcionan libremente con poca fricción y ángulo de presión cero (ver más abajo).

Por ejemplo ingrese la descripción de la imagen aquí

(desde esta página )

¡Un caso extremo es el piñón de la linterna
ingrese la descripción de la imagen aquí
(de esta página ) donde el diente del piñón está completamente socavado!

Nunca lubrique los dientes de un reloj o rueda de reloj: eso solo agrega viscosidad (es decir, fricción), pérdida de potencia y no hace nada para eliminar el desgaste. Esto se debe a que las superficies de contacto de los dientes se enrollan unas sobre otras, no hay movimiento deslizante involucrado. (Los pivotes, a menos que funcionen en carreras de bolas, necesitan lubricación. John Harrison empleó carreras de bolas para un prototipo de cronómetro marino).

En contraste, mientras que la velocidad de engranaje hacia abajo también involucra superficies de contacto que se rodan unas sobre otras, el propósito generalmente es amplificar la fuerza, y para hacer eso con la menor cantidad de material, se requiere una forma de diente más fuerte. Esto normalmente es una forma de diente involuta , donde cada diente es más ancho en la base, como una cuña. ingrese la descripción de la imagen aquí

Esto significa que los dientes se presionan entre sí hacia afuera y se giran entre sí, en un ángulo conocido como ángulo de presión (generalmente 20 grados en engranajes modernos, anteriormente 14.5 grados). Por lo tanto, los ejes se separan, lo que aumenta la fricción en los pivotes y requiere una caja de cambios más fuerte. (La animación en la página de Wikipedia exagera el ángulo de presión). Tradicionalmente, los piñones involutos solo se cortan a 12 dientes, con un PA de 20 grados que genera más fricción pero dientes más fuertes con raíces más anchas.

Entonces: sí, el engranaje se puede usar para aumentar la velocidad de rotación, pero generalmente requiere una forma de diente diferente, de lo contrario pierde mucha potencia por la fricción.

Brian Drummond
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