transmissão

Engrenagem de acoplamento como uma dobradiça grande angular

Uma engrenagem (ou elemento transdutor ) é um elemento de máquina , com as quantidades de movimento podem ser alteradas. Às vezes, a mudança em uma força ou torque desempenha um papel decisivo. O movimento a ser alterado geralmente é um movimento de rotação (veja a foto ao lado, à esquerda), às vezes também um movimento para frente e para trás (veja a foto ao lado, à direita). Uma transmissão geralmente tem um acionamento ao qual a variável de movimento de um motor principal é "alimentada" (por exemplo, de um motor ), bem como uma saída à qual uma máquina de trabalho está conectada.

As caixas de câmbio conhecidas dos automóveis ou do trem de engrenagens de um relógio são principalmente transmissões de engrenagens, que são apenas um dos vários tipos de transmissão.

Definições de termos

As caixas de engrenagens são principalmente dispositivos mecânicos ( máquinas simples ), mas também podem ser baseadas em princípios hidráulicos , menos frequentemente em princípios pneumáticos ou eletromagnéticos . Eles consistem em pelo menos três links, um de entrada móvel e um link de saída e a estrutura da máquina .

Eles transmitem e transformam:

A diretriz VDI VDI 2127 afirma:

"Engrenagens são usadas para transferir e transformar movimentos, energia e / ou forças."

Tipos de engrenagem

As caixas de engrenagens apenas com componentes fixos (ou seja, sólidos ) são chamadas de caixas de engrenagens mecânicas . Se houver líquidos envolvidos, trata-se de uma transmissão hidrodinâmica ( transmissão de fluido, funciona com forças de flutuabilidade nas pás do fluxo) ou uma transmissão hidrostática (funciona com forças de pressão nos pistões). A combinação de geradores e motores elétricos (controlados eletronicamente) é às vezes chamada de engrenagem elétrica ou eletrônica, o drive de Leonard é histórico .

O sistema de engrenagens mais antigo vem de Franz Reuleaux do século XIX. Ele classificou as engrenagens mecânicas da seguinte forma:

Caixa de engrenagens com transmissão uniforme (para movimento rotativo)

A tarefa mais comum de um redutor de aumento uniforme é adaptar uma determinada velocidade de entrada a uma velocidade de saída necessária. Exemplo: 6000 / min do motor de um carro na entrada da caixa de câmbio para 1000 / min na saída da caixa de câmbio (para atingir relações diferentes, as caixas de câmbio do automóvel têm várias marchas).

Os seguintes termos são frequentemente usados ​​em conexão com engrenagens com transmissão uniforme de movimentos rotativos:

  • A proporção é a proporção entre a velocidade de entrada e saída. Uma relação de transmissão maior do que um às vezes é chamada de redução (não é um termo padronizado em DIN).
  • A relação de transmissão é fixa ou apenas variável em etapas: transmissão manual com várias marchas com relação de rotação constante.
  • A relação de transmissão é continuamente variável: transmissão continuamente variável .
  • A relação entre a relação de engrenagem máxima e mínima é a faixa de configuração da caixa de engrenagens.

A transmissão é normalmente entre um motor de acionamento ( motor ) e uma máquina de trabalho acionada (ou uma peça da máquina). Ele é conectado de forma firme ou removível a ambos por meio de um acoplamento .

As caixas de engrenagens são divididas de acordo com vários critérios:

De acordo com o tipo

De acordo com o tipo de transmissão de energia

Transmissão mecânica

Transferência de movimentos, forças e torques através de componentes rígidos, por ex. B. engrenagens, correntes, correias ou hastes

Engrenagem de travamento positivo
Transmissão por engrenagem de 2 estágios: engrenagem dentada (direita, transmissão) e engrenagem helicoidal (esquerda, saída)
  1. Transmissão de engrenagem
  2. Transmissões por correia dentada (devido ao seu formato, essas unidades também são atribuídas a transmissões por correia.)
  3. Transmissão por corrente (ver também corrente de transmissão e tipos de corrente )
  4. Transmissão de corrente de ripas entre as rodas kegelradähnlichen (Essas transmissões com mudança continuamente variável da transmissão também são atribuídas ao molde por causa das transmissões por correia.)
Transmissão não positiva
  1. Correia de transmissão
  2. Caixa de engrenagens de anel cônico : Os eixos de entrada e saída são mostrados na forma de cones, que permitem (quase) qualquer translação por meio de um anel infinitamente ajustável.
  3. Engrenagem do elemento rolante (também: engrenagem de fricção)
  4. Unidade de anel giratório

Transmissão hidráulica

No caso de engrenagens hidráulicas (ver transmissão de fluido ), os lados de entrada e saída não são conectados entre si com componentes fixos (rodas, correias, etc.). O eixo de acionamento coloca um líquido em movimento que aciona o eixo de saída. É feita uma distinção entre engrenagens hidrostáticas (com geração de pressão externa) e hidrodinâmicas (geração de pressão integrada).

Engrenagem elétrica

Diagrama do circuito da unidade Leonard

Uma combinação eletricamente controlada de um gerador e um motor elétrico é freqüentemente chamada de transmissão elétrica. A definição da caixa de engrenagens como um elemento compacto da máquina não se aplica mais a tais combinações. Um exemplo mais antigo é o Leonardsatz , uma caixa de câmbio automática magnética-elétrica mais recente .

Em combinações modernas com acionamentos híbridos controlados eletronicamente , além de geradores e motores elétricos, estão envolvidos motores a diesel , turbinas a gás e motores a gasolina .

De acordo com o design

Design aberto

O design aberto significa que os elementos da caixa de engrenagens são de livre acesso. No entanto, eles costumam ser disfarçados por razões de segurança. Exemplos: acionamento por correia (anteriormente também chamado de transmissão )

Design fechado

Modelo em corte da transmissão de um carro

Em caixas de engrenagens com carcaça fechada, nenhuma areia ou poeira entra nos mecanismos, o que é importante para o baixo desgaste. A lubrificação ocorre por meio de graxa ou circuito fechado de óleo. No caso de caixas de engrenagens simples, geralmente é suficiente para a lubrificação se uma roda dentada estiver parcialmente imersa em um banho de óleo e o óleo que salpica durante a operação também lubrificar as outras rodas dentadas. A caixa também é usada para proteção contra ruído e segurança. Exemplos: transmissões automotivas , engrenagens diferenciais

Engrenagem de transmissão irregular

A função de transferência é usada para levar em consideração a dependência da posição da translação na respectiva posição do acionamento. Isso registra a posição da saída em relação à posição do inversor.

Cam gears

Engrenagem de came com guia de ranhura
Engrenagem de came com came de cilindro

Como mecanismos de engrenagem de excêntrico são referidos, os quais são encaminhados na forma de uma curva móvel de um scanner e (rotacional ou translacional) para outros elementos de transmissão. A digitalização é geralmente unilateral, ou seja, o scanner funciona na curva contra a qual é pressionado, mas se as forças de levantamento forem muito grandes, ele também pode decolar da curva. Para evitar isso, várias soluções para orientação forçada do scanner foram desenvolvidas.

Corpos de came podem transferir sua curva para o scanner por rotação ou deslocamento longitudinal. Freqüentemente, corpos de came são usados ​​que são projetados apenas como um segmento de um círculo e, portanto, oscilam para frente e para trás para fins de varredura, correspondendo ao movimento para frente e para trás dos corpos de came planos.

As engrenagens de came são frequentemente usadas em automação para operar interruptores ou para realizar sequências de movimento complexas. O uso mais comum é em motores de combustão interna, onde engrenagens de comando ( eixos de comando ) controlam a abertura e o fechamento das válvulas. A partir daí, também é conhecido o problema de levantamento do scanner (vibração da válvula).

A síntese das engrenagens de came costuma andar de mãos dadas com a síntese das engrenagens de acoplamento, que costumam transmitir e transformar os movimentos digitalizados. Existem formas de onda especiais para otimizar o comportamento de varredura. estão:

  • velocidade ótima
  • aceleração ótima
  • potência ótima
  • minimizador de ruído

Para este propósito, sinusóides com inclinação apropriada são geralmente usados.

Ligação

Ligação

Engrenagens de acoplamento são engrenagens que convertem movimentos rotativos em movimentos retos ou oscilantes e vice-versa. Eles são caracterizados pelo acoplamento de pelo menos dois dos elementos móveis com um acoplamento .

As engrenagens de acoplamento são engrenagens com engrenagens desiguais.

O acoplamento é geralmente uma peça da máquina na forma de uma haste de transmissão , uma haste de conexão , uma haste de acoplamento ou um bloco deslizante .

O acionamento por manivela também pertence ao grupo de engrenagens de acoplamento . Ele converte um movimento de rotação (de giro) em um movimento de translação (em linha reta) ou vice-versa. É usado, por exemplo, em motores a vapor ou motores a pistão . (veja também virabrequim )

Engrenagem de indexação

Engrenagens escalonadas convertem um movimento giratório contínuo em um movimento giratório intermitente . Há uma pausa entre as etapas individuais até que a próxima etapa comece. As unidades de indexação podem ser implementadas com quase qualquer tipo de caixa de engrenagens.

As engrenagens de passo são usadas para converter movimentos contínuos em movimentos irregulares com um descanso momentâneo ou temporal, bem como com um passo de peregrino (movimento curto para trás). Engrenagens escalonadas podem ser implementadas, entre outras coisas, por meio de engrenagens (por exemplo , engrenagens em estrela ), engrenagens de acoplamento de engrenagem ou engrenagens de acoplamento , mas também por engrenagens de came e projetos de engrenagens especiais.

O tipo de transmissão de passo mais conhecido é a engrenagem cruzada de Malta , na qual a parte determinante da engrenagem (dependendo da forma) pode assumir a forma de uma cruz de Malta . Eles foram usados, por exemplo, em projetores de filme e câmeras para mover o filme passo a passo, mas não são muito comuns além disso.

Expressão "areia nas engrenagens"

"Melhor sem areia"

Devido ao funcionamento de uma engrenagem, existe a expressão coloquial areia na engrenagem quando algo funciona devagar ou só funciona mal. A areia na caixa de engrenagens aumenta o desgaste e também pode bloquear ou destruir uma caixa de engrenagens. A frase pode ter origem nas corridas e também em outras competições, como as feitas em licitações. Diz-se que, além de outras medidas de sabotagem , a areia é introduzida em caixas de câmbio e motores a fim de criar desvantagens para os concorrentes. Além disso, nem todas as caixas de câmbio foram e estão totalmente encapsuladas, o que significa que areia e sujeira podem entrar na caixa de câmbio, como é o caso de bicicletas, máquinas agrícolas ou um misturador de concreto .

Veja também

literatura

  • Johannes Loomann: transmissão por engrenagens. Noções básicas, construções, aplicações em veículos (= livros de construção , vol. 26). 3ª edição revisada e ampliada, Springer, Berlin et al. 1996, ISBN 3-540-60336-0 .
  • Kurt Luck, Karl-Heinz Modler: Tecnologia de transmissão. Análise, síntese, otimização . 2ª edição, Springer, Berlin et al., 1995, ISBN 3-540-57001-2 .
  • Thomas Nagel: acionamento por correia dentada. Propriedades, padronização, cálculo, design . Hanser, Munich et al., 2008, ISBN 978-3-446-41380-1 .

Links da web

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Evidência individual

  1. ^ Siegfried Hildebrand : Feinmechanische Bauelemente . Hanser, Munich 1968, p. 484 f.
  2. ↑ Os motoristas e muitos técnicos automotivos usam o termo "caixa de velocidades" (sem outras especificações) como regra para a engrenagem de transmissão comutável . Outros mecanismos de transmissão, por ex. B. o limpador de pára-brisa (um braço de manivela ), geralmente são especificados explicitamente (a " engrenagem do limpador de pára-brisa ").
  3. ^ Franz Reuleaux : Cinemática teórica. Noções básicas de uma teoria de engenharia mecânica (= livro didático de cinemática. Vol. 1). Vieweg, Braunschweig, 1875, digitalizado .
  4. ↑ Waldemar Steinhilper, Bernd Sauer: Konstruktionselemente des Maschinenbaues 2. Noções básicas de elementos de máquina para tarefas de acionamento , Springer-Verlag, 5ª edição, 2006