Mecanismos: ¿Cuáles son los conjuntos de engranajes más interesantes?

El conjunto de engranaje diferencial utilizado en automóviles es una solución elegante para un problema igualmente molesto y es relativamente desconocido.


Conjunto de engranaje diferencial:

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El problema:

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Como se muestra arriba, al girar, las ruedas interiores recorren una distancia más corta mientras que las ruedas exteriores recorren una ruta más larga. Por lo tanto, al girar, las ruedas tienen que girar a diferentes RPM. Obviamente, al ir en línea recta no existe tal problema y las ruedas giran a las mismas RPM. Por lo tanto, distribuir diferentes movimientos a diferentes ruedas a través de un solo conjunto de motor / caja de cambios es problemático. El diferencial resuelve este problema.

La solución:

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El eje de la hélice, que sale de la caja de engranajes, gira la corona dentada llamada ‘corona dentada’ (el engranaje más grande en la imagen). El engranaje de corona está equipado con una carcasa que alberga dos engranajes de piñón (en rojo). Estos dos engranajes de piñón se engranan con dos ejes de engranajes horizontales que impulsan las ruedas.

Ahora, mientras el vehículo va en línea recta, el eje de la hélice impulsa el engranaje de corona, que gira la carcasa. Como no hay diferencia de velocidad en las ruedas, los engranajes de piñón (en rojo) no giran y los ejes de transmisión giran a la misma velocidad.

Al girar, la hélice impulsa la rueda de corona, que a su vez impulsa la carcasa. Suponga que gira 10 veces y que la rueda interna tiene que girar 8 veces y la externa 12 veces [nota: (8 + 12) / 2 = 10] . Luego, cada piñón girará 2 veces (cada una en dirección opuesta), compensando así la diferencia de 2 revoluciones en cada lado.

Los automóviles apestarían mucho si no fuera por el conjunto diferencial.

Puedes ver este excelente video vintage si tienes dificultades para visualizar las rotaciones de engranajes:

Justo el otro día separé una trituradora de jardín eléctrica. Utiliza una gran cantidad de torque o fuerza de giro para moler y triturar palos lentamente sin gran ruido, por lo que se conocen otros diseños de corte rápido.
Mirando dentro de la máquina, entre el motor y el engranaje de trituración, había un engranaje planetario configurado para cambiar la velocidad angular en el eje de accionamiento del motor por torque (piense en el músculo ) a través del eje de trabajo de rectificado.


A continuación se muestra una imagen de otra aplicación de un ‘multiplicador de torque’: una llave industrial.

El engranaje epicíclico , para usar su nombre de clasificación más amplio, es una tecnología que data del siglo II dC y es un ejemplo de una tecnología que se perdió y se redescubrió después de la edad oscura.

Es una solución extremadamente elegante que es compacta y estable. Tales juegos de engranajes en varias formas se encuentran en todo tipo de cosas, incluido el mecanismo Antikythera, el modelo T Ford, sacapuntas mecánicos, destornilladores eléctricos y transmisiones CVT en automóviles modernos. Los niños (¡y los adultos!) Pueden experimentar con un kit como este:
Existen sitios web, modelos CAD y paquetes de software que le permiten simular, animar y analizar sistemas de engranajes planetarios:
https://www.google.com.au/search

Sosteniendo un engranaje planetario en mis manos, me sorprendió el peso de los engranajes de acero endurecido y los bordes afilados precisos de los dientes. Desearía poder reutilizarlo. Pero lo mejor que puedo hacer es reciclar.

Referencia
http://en.wikipedia.org/wiki/Epi

Una aplicación antigua interesante del mecanismo Gear fue por los chinos, para crear un carro que tendrá una estatua apuntando hacia la dirección sur, a pesar de que el carro gira arbitrariamente en varias direcciones.

Se dice que el carro fue utilizado por los viajeros chinos para encontrar su camino de regreso a Beijing.

La disposición de los engranajes fue el primer ejemplo de lo que hoy conocemos como mecanismo diferencial de engranajes. Los tamaños de los engranajes se ajustaron de modo que cada vez que el carro giraba a la izquierda en algún ángulo, la estatua giraba a la derecha exactamente en el mismo ángulo.

¡El video muestra el carro en acción!

Enlaces:
Página sobre Lhup

Planteamiento del problema: debe girar algo en cierto grado, una vez en un período de tiempo determinado.

Desafío: no puede utilizar ningún circuito eléctrico. Sin reloj, nada.

Solución: ¡Ginebra Drive! 😀

(fuente: Wikipedia)

El más interesante debe ser el mecanismo de Anticitera.

Es una antigua computadora analógica que calcula mecánicamente las posiciones astronómicas. Este dispositivo fue construido en 1 a. C. y es capaz de calcular las posiciones y fases de la luna y los planetas. Dispositivos como este no se volvieron a ver hasta casi 1400 años después. Este dispositivo es anacrónico en extremo. Es literalmente una cosa más de mil años antes de su tiempo.

Una recreación moderna de la máquina utilizando materiales modernos y superficies transparentes para que uno pueda ver cómo funciona. Los patrones grabados en el vidrio se toman de las inscripciones encontradas en el dispositivo original a través de un extenso estudio.

La estructura tuvo que ser radiografiada y examinada cuidadosamente para aislar cada uno de los engranajes y determinar su ubicación y tamaño. El dispositivo ha tenido décadas de limpieza para descubrir gran parte de las inscripciones en él. Esta imagen da un ejemplo de qué información puede haber estado en el panel posterior.

Un esquema de los dispositivos conocidos de engranajes.

Yo diría que esta asamblea lo toma. Montado por naturaleza, y utilizado en una Ninfa Issus.

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Este pequeño insecto tiene un engranaje en su pata

El escultor Arthur Ganson construyó este interesante ensamblaje de una serie de 12 engranajes, cada uno con una reducción de 1:50. El primer engranaje gira a aproximadamente 200 rpm, mientras que el último engranaje, fijado contra un bloque de concreto, “gira” a 1 revolución por 2 billones de años.

Hay una gama de interesantes bujes traseros de bicicleta con varias velocidades y engranajes internos. Puede verlos siguiendo los enlaces aquí Internal-Gear Hubs.

El buje de bicicleta de 14 velocidades Rolhoff

Un gran impulso industrial

Transmisión automática automotriz ZF de 8 velocidades

Engranajes planetarios elípticos (haga clic para ver la animación)

Engranajes de reloj Patek Phillipe

Vistas de unidad armónica
Engranajes Moebius

Bucle de engranaje helicoidal

El engranaje FELL unía 4 motores, permitía que cualquier número de motores funcionara o se detuviera y mantenía el mismo esfuerzo de tracción.

Paxman History Pages – The Fell Locomotive

El motor de diferencia de Babbage fue considerado una de las primeras computadoras mecánicas.

Visite este enlace para ver algunos videos increíbles sobre engranajes
http://www.youtube.com/user/quil

El motor Wankel es una central eléctrica bastante fascinante y que ahorra espacio.

No lo sé, tiene engranajes adentro. Pero este reloj de sol impreso en 3D es interesante:

Me parecen fascinantes. Estos son conjuntos esféricos de engranajes diferenciales, hechos de madera y metal.