Meccanismo di rotazione degli ingranaggi


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L'ingranaggio più piccolo (pignone) è sempre montato sull'albero di entrata quando è ingranato con un ingranaggio più grande che è montato sull'albero di uscita? Ci sono posti in cui l'ingranaggio più grande guida l'ingranaggio più piccolo?


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Chi dice che non è mai il contrario? Ho visto molti esempi, come il comune "spinner per insalata".
Dave Tweed,

@DaveTweed - sì, è quello che sta chiedendo.
Russell McMahon,

Risposte:


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Due ingranaggi a maglie vengono utilizzati per trasferire la trasmissione rotazionale tra due alberi.
Le velocità di rotazione relative sono inversamente proporzionali al numero di denti di ciascuna marcia. Questo è -

InputRPM/OutputRpm=Output gearteeth/Input gearteeth

Pertanto, se si desidera che l'albero di uscita ruoti più lentamente dell'albero di ingresso, l'ingranaggio di uscita è più grande. Ma, se si desidera che l'albero di uscita ruoti più velocemente dell'albero di ingresso, l'ingranaggio di uscita è più piccolo.

Il motivo della relazione di cui sopra diventa evidente "mediante ispezione".

Con la disposizione mostrata sotto, per ogni rotazione completa (360 gradi) della piccola marcia, la grande ruota gira solo una parte di un giro. La marcia grande ha una velocità RPM inferiore rispetto alla marcia piccola.

Se la marcia piccola era quella di GUIDA o INGRESSO, la marcia grande di GUIDA o USCITA girerebbe più lentamente.

Ma

Se la marcia grande era la marcia in marcia o INGRESSO, allora la marcia piccola GUIDA o INGRESSO girerebbe più rapidamente

La disposizione utilizzata dipende dalla necessità di aumentare o diminuire gli RPM.

La coppia o "forza di torsione" è inversamente proporzionale alla velocità.
Cioè l'albero di rotazione più lento avrà proporzionalmente una coppia maggiore.

inserisci qui la descrizione dell'immagine

Diagramma da Wikipedia - Rapporto di trasmissione


Guarda gli esempi seguenti e vedrai come le dimensioni dell'ingranaggio si riferiscono alla velocità relativa dell'albero:

Diversi esempi animati

Esempio animato di 3 ingranaggi a maglie

Esempio di velocità animata da 2 a 1


Esempio 1: 1 e 1: 2 tratto dalla domanda di biologia di scambio di stack essenzialmente non correlata

inserisci qui la descrizione dell'immagine


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Esistono molti esempi di velocità di ingresso bassa e velocità di uscita elevata:

  • cucina "spinner per insalata"
  • sirena a manovella vecchio stile
  • generatore elettrico collegato a una presa di forza del trattore (presa di forza) - anche generatori eolici
  • la marcia "overdrive" in qualsiasi trasmissione del veicolo
  • il regolatore di velocità su un motore a vapore o in molti tipi di meccanismi a orologeria

In effetti, qualsiasi tipo di orologio a molla o peso funziona in questo modo. La molla o il peso viene utilizzato per applicare la coppia agli ingranaggi più lenti nel meccanismo e lo scappamento (ad es. Bilanciere o pendolo) all'altra estremità del sistema di ingranaggi regola la velocità.

In alcuni casi, è più efficiente utilizzare una trasmissione a cinghia per questo tipo di cambio di velocità. Ad esempio, una "ruota che gira" vecchio stile per fare il filo.


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Qualsiasi orologio meccanico si basa sulla potenza motrice applicata alla grande marcia (la "ruota") che guida quella più piccola (il "pignone"). Pertanto, il peso in un orologio a longcase è sospeso da un cavo, una corda o una catena dalla "grande ruota" (di solito facendo una rotazione ogni 12 ore) e la velocità di rotazione è adattata alla ruota di fuga (che spesso ha la lancetta dei secondi montato su di esso).

Si noti che la forma del dente è di solito diversa quando si innesta: l'attrito è di fondamentale importanza in un orologio, la trasmissione di forze elevate è di solito meno (e di solito viene soddisfatta rendendo la ruota più spessa delle altre). Quindi i denti sono generalmente di forma cicloidale, dove la parte profonda della fessura in un dente è approssimativamente rettangolare, il che significa che la base di un dente del pignone è sottosquadro. Questa è una forma del dente fondamentalmente più debole, soprattutto perché i pignoni possono avere fino a 6 denti, ma scorre liberamente con poco attrito e angolo di pressione zero (vedi sotto).

Per esempio inserisci qui la descrizione dell'immagine

(da questa pagina )

Un caso estremo è il pignone lanterna
inserisci qui la descrizione dell'immagine
(da questa pagina ) in cui il dente del pignone è completamente tagliato!

Non lubrificare mai i denti di un orologio o di un orologio: ciò aggiunge solo viscosità (ad es. Attrito), spreco di potenza e non fa nulla per eliminare l'usura. Questo perché le superfici di contatto dei denti rotolano l'una sull'altra, non vi è alcun movimento di scorrimento. (I perni, a meno che non si svolgano in sfere, necessitano di lubrificazione. John Harrison impiegava le sfere per un prototipo di cronometro marino).

Al contrario, mentre la riduzione della velocità comporta anche il rotolamento delle superfici di contatto l'una sull'altra, lo scopo è di solito di amplificare la forza e di farlo con il minor materiale, è necessaria una forma del dente più forte. Questa è normalmente una forma di dente involuto , in cui ogni dente è più largo alla base, come un cuneo. inserisci qui la descrizione dell'immagine

Ciò significa che i denti si premono a vicenda verso l'esterno e si girano a vicenda, con un angolo noto come angolo di pressione (di solito 20 gradi negli ingranaggi moderni, precedentemente 14,5 gradi). In questo modo gli assi vengono separati, aumentando l'attrito sui perni e richiedendo un cambio più forte. (L'animazione sulla pagina di Wikipedia esagera l'angolo di pressione). Tradizionalmente, i pignoni a spirale si riducono solo a 12 denti, con la PA a 20 gradi che crea maggiore attrito ma denti più forti con radici più larghe.

Quindi: sì, l'ingranaggio può essere utilizzato per aumentare la velocità di rotazione, ma di solito richiede una diversa forma del dente, altrimenti perde molto potere di attrito.

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