Engranatges: Tipus, Càlculs i Aplicacions

Paràmetres dels Engranatges

Els paràmetres principals dels engranatges (vegeu llibre i presentació) són: mòdul, pas circular, diàmetre primitiu, distància entre centres, diàmetre exterior, diàmetre interior, altura del cap de la dent i altura del peu de la dent.

Important

Dues rodes dentades (engranatges) poden engranar correctament entre elles si tenen el mateix pas (el mateix mòdul). En cas contrari, o no s'acoblen o podem trencar la transmissió del vehicle.

On:

• m: mòdul de l'engranatge (es mesura en mm i està normalitzat: 1, 1.25, 1.5, 2, 2.5...)
• p: pas (distància entre dues dents consecutives), en mm.
• Lp: longitud de la circumferència primitiva (el "perímetre"), en mm.
• dp: diàmetre primitiu, en mm.

Trens d'Engranatges

Els trens d'engranatges o cadenes cinemàtiques són sistemes compostos per més d'una parella d'engranatges.

S'utilitzen, per exemple, en automoció: diferencials, autoblocants, canvis de velocitats (manuals o automàtics), motocicletes, bicicletes amb marxes, etc.

Canvis de Velocitats

Els mecanismes de canvi de marxes o "canvis de velocitats" s'utilitzen per obtenir diferents relacions de moment-velocitat entre l'entrada i la sortida d'una transmissió (per exemple, canvi amb 5 marxes: 1a, 2a, 3a, 4a, 5a...).

Freqüentment, en el camp tècnic:

• A la 4a velocitat se l'anomena "Directa".
• A la 5a, "Superdirecta o Overdrive".

La 1a velocitat és la més "curta" ("reductora" en els tot terrenys) i la que disposa de més força (parell motor), però menys velocitat per al vehicle (plat petit/pinyó gran en bicicletes).

La 5a velocitat és la més "llarga" i la que disposa de menys força, però més velocitat per al vehicle (plat gran/pinyó petit en bicicletes).

En sistemes compostos (trens d'engranatges), la relació de transmissió final és el producte de les relacions parcials.

Elements Transformadors de Moviments

• Mecanisme biela-manovella: Mecanisme reversible que transforma un moviment circular en rectilini alternatiu (motors tèrmics, serres elèctriques de vaivé...).
• Mecanisme pistó-biela-cigonyal: Mecanisme intern de motors tèrmics que transforma un moviment rectilini del pistó en rotació del cigonyal.
• Mecanisme pinyó-cremallera: Mecanisme reversible que transforma un moviment de rotació del pinyó en rectilini de la cremallera. Exemples: direcció de cremallera dels automòbils, trípode/faristol per a càmeres fotogràfiques...
• Manovella amb cargol i femella: Mecanisme que transforma la rotació de la manovella en desplaçament rectilini del cargol o fusell (la femella és una peça fixa).
• Lleves i excèntriques: Les lleves i les excèntriques són mecanismes que gairebé sempre transformen el moviment circular en moviment rectilini, però no a l'inrevés. Exemples: arbre de lleves dels motors, robòtica d'un palpador, màquines eina, premsa...
• Mecanisme cargol sense fi-corona: Quan els eixos dels engranatges es creuen a 90º (perpendiculars). Exemples: màquines-eina, caixes de música, sistemes d'elevació de càrregues...

El cargol sense fi actua sempre com a motor, i la corona com a conduïda. Això implica una "reducció" de velocitat molt gran (augmenta molt el parell).