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p O fato de uma engrenagem girar duas vezes mais rápido que a outra é devido à relação entre as engrenagens - o relação de engrenagem . Nesta figura, a diâmetro da engrenagem da esquerda é o dobro da engrenagem da direita. A relação de transmissão é, portanto, 2:1 (pronuncia-se "dois para um"). Se você observar a figura, você pode ver a proporção:cada vez que a engrenagem maior gira uma vez, a engrenagem menor gira duas vezes. Se ambas as engrenagens tivessem o mesmo diâmetro, eles girariam na mesma velocidade, mas em direções opostas.
p Digamos que você tenha outro círculo com diâmetro de 0,635 polegadas (1,27 polegadas / 2), e você o rola da mesma maneira que nesta figura. Você encontrará isso, porque seu diâmetro é a metade do círculo na figura, ele tem que completar duas rotações completas para cobrir a mesma linha de 4 polegadas. Isso explica porque duas engrenagens, metade do tamanho da outra, tem uma relação de transmissão de 2:1. A engrenagem menor precisa girar duas vezes para cobrir a mesma distância percorrida quando a engrenagem maior gira uma vez. p A maioria das engrenagens que você vê na vida real tem dentes . Os dentes têm três vantagens:
p Para criar relações de transmissão grandes, engrenagens são frequentemente conectadas em trens de engrenagem , como mostrado aqui:
p A engrenagem direita (roxa) do trem é, na verdade, feita em duas partes, como mostrado acima. Uma engrenagem pequena e uma engrenagem maior estão conectadas, um em cima do outro. Os trens de engrenagens geralmente consistem em várias engrenagens no trem, como mostrado nas próximas duas figuras.
p No caso acima, a engrenagem roxa gira a uma taxa duas vezes maior que a azul. A engrenagem verde gira com o dobro da velocidade da engrenagem roxa. A engrenagem vermelha gira com o dobro da velocidade da engrenagem verde. O trem de engrenagens mostrado abaixo tem uma relação de engrenagem mais alta:
p Neste trem, as engrenagens menores têm um quinto do tamanho das engrenagens maiores. Isso significa que se você conectar a engrenagem roxa a um motor girando a 100 rotações por minuto (rpm), a marcha verde vai girar a uma taxa de 500 rpm e a vermelha vai girar a uma taxa de 2, 500 rpm. Do mesmo jeito, você pode anexar um 2, Motor de 500 rpm na engrenagem vermelha para obter 100 rpm na engrenagem roxa. Se você pode ver dentro de seu medidor de energia e é do estilo mais antigo, com cinco mostradores mecânicos, você verá que os cinco mostradores estão conectados um ao outro por meio de um trem de engrenagens como este, com as engrenagens tendo uma proporção de 10:1. Como os dials estão conectados diretamente um ao outro, eles giram em direções opostas (você verá que os números estão invertidos nos mostradores próximos um do outro).
Existem três engrenagens helicoidais visíveis neste hodômetro. Ver Como funcionam os odômetros Para maiores informações. p Se você deseja criar uma relação de transmissão alta, nada bate o engrenagem helicoidal . Em uma engrenagem sem-fim, um eixo roscado engata os dentes em uma engrenagem. Cada vez que o eixo gira uma revolução, a engrenagem avança um dente. Se a engrenagem tiver 40 dentes, você tem uma relação de transmissão de 40:1 em um pacote muito pequeno. Aqui está um exemplo de um limpador de pára-brisa.
p Um odômetro mecânico é outro lugar que usa muitas engrenagens sem-fim:
p Neste trem, a engrenagem azul tem seis vezes o diâmetro da engrenagem amarela (dando uma proporção de 6:1). O tamanho da engrenagem vermelha não é importante porque ela serve apenas para inverter o sentido de rotação para que as engrenagens azul e amarela girem da mesma maneira. Contudo, imagine que você deseja que o eixo da engrenagem de saída seja o mesmo da engrenagem de entrada. Um lugar comum onde essa capacidade do mesmo eixo é necessária é em uma chave de fenda elétrica. Nesse caso, você pode usar um sistema de engrenagem planetária, como mostrado aqui:
p Neste sistema de engrenagens, a engrenagem amarela (o sol ) envolve todas as três engrenagens vermelhas (o planetas ) simultaneamente. Todos os três são fixados em uma placa (o portador de planeta ), e eles envolvem o dentro da engrenagem azul (o anel ) em vez do exterior. Porque existem três engrenagens vermelhas em vez de uma, este trem de engrenagens é extremamente robusto. O eixo de saída é conectado à engrenagem anelar azul, e o suporte planetário é mantido estacionário - isso dá a mesma relação de transmissão de 6:1. Você pode ver uma imagem de um sistema de engrenagem planetária de dois estágios na página da chave de fenda elétrica, e um sistema de engrenagem planetária de três estágios da página sprinkler. Você também encontra sistemas de engrenagens planetárias dentro de transmissões automáticas.
p Outra coisa interessante sobre conjuntos de engrenagens planetárias é que eles podem produzir diferentes relações de engrenagem dependendo de qual engrenagem você usa como entrada, qual engrenagem você usa como saída, e qual você mantém parado. Por exemplo, se a entrada for a engrenagem solar, e mantemos a coroa dentada estacionária e fixamos o eixo de saída ao suporte planetário, obtemos uma relação de transmissão diferente. Nesse caso, o transportador de planetas e os planetas orbitam a engrenagem solar, então, em vez de a engrenagem solar girar seis vezes para que o portador do planeta dê a volta uma vez, tem que girar sete vezes. Isso ocorre porque o portador do planeta circulou a engrenagem solar uma vez na mesma direção em que estava girando, subtraindo uma revolução da engrenagem solar. Então, neste caso, obtemos uma redução de 7:1.
p Você poderia reorganizar as coisas novamente, e desta vez mantenha a engrenagem solar estacionária, pegue a saída do transportador planetário e conecte a entrada à coroa. Isso daria a você uma redução de engrenagem de 1,17:1. Uma transmissão automática usa engrenagens planetárias para criar as diferentes relações de marcha, usando embreagens e bandas de freio para manter diferentes partes do conjunto de engrenagens estacionárias e alterar as entradas e saídas.
p Imagine a seguinte situação:você tem duas marchas vermelhas que deseja manter sincronizadas, mas eles estão a alguma distância um do outro. Você pode colocar uma grande engrenagem entre eles se quiser que tenham a mesma direção de rotação:
p Ou você pode usar duas engrenagens de tamanhos iguais se quiser que tenham direções opostas de rotação:
p Contudo, em ambos os casos, as engrenagens extras provavelmente serão pesadas e você precisará criar eixos para elas. Nesses casos, a solução comum é usar um cadeia ou um correia dentada , como mostrado aqui:
p As vantagens das correntes e correias são leves, a capacidade de separar as duas engrenagens por alguma distância, e a capacidade de conectar várias engrenagens na mesma corrente ou correia. Por exemplo, no motor de um carro, a mesma correia dentada pode engatar o virabrequim, duas árvores de cames e o alternador. Se você tivesse que usar engrenagens no lugar da correia, seria muito mais difícil.
p Para obter mais informações sobre engrenagens e suas aplicações, confira os links na próxima página!
Originalmente publicado:20 de novembro, 2000
