Tornell sense fi
En ingenieria mecànica es denomina tornell sense fi a un dispositiu que transmet el moviment entre eixos que són perpendiculars entre sí, per mig d'un sistema de dos peces: el «tornell» (en dentado helicoidal), i un engranage circular denominat «corona».
Tenen la capacitat de conseguir una relació de transmissió molt alta en una etapa (i fins a 100), pero en l'aument en la relació de transmissió, la seua grau d'utilisació cau (en i = 100 al voltant del 45 %). A diferència de la majoria de transmissions d'engranages, els engranages helicoidals funcionen molt silenciosament i tenen la capacitat de amortiguar relativament la seua vibració. Per a relacions de transmissió més grans, algunes versions són molt més econòmiques que les transmissions combinades en guies i bisells (fins a una distància entre eixos de 100 mm). Existixen rendiments de potència fins a 1000 kW en un parell d'eixida de fins a 2500 N·m, i fins a 30 000 rpm i velocitat circunferencial 70 m/s.[1]
Història
No se sap exactament quàn es va crear el primer engranage helicoidal. El tornell sense fi podria haver segut inventat per Archytas de Terentum, Apolonio de Perge, o Arquímedes, sent este últim l'autor més provable.[2] El tornell sinfín va aparéixer més vesprada en el subcontinent indi, per al seu us en desmotadoras de cotó, durant el Sultanato de Delhi, en els sigles XIII o XIV.[3] Una image, que data de finals de el XV i principis de el XVI, és un dibuix que Leonardo dona Vinci va deixar en la biblioteca Codex Ash 361 Mediceo-Laurenziana de Florencia, que mostra un sistema tornell-roda en un sistema cabrestante. No se sap si es va inspirar en el tornell de Arquímedes. Se sap que Albrecht Dürer (* 1471 † 1528), que també es va dedicar als tornells i espirals matemàtics, té un dibuix que mostra un engranage helicoidal. En el XIX, les aplicacions per als sistemes de timó de barcos es varen generalisar. En els primers dies de la motorisació, els engranages de cadena s'usaven en la tecnologia de vehículs, que varen ser reemplaçats a principis de el XX per engranages diferencials en engranages helicoidals.[4] Els engranages helicoidals seguixen sent comuns en el XXI. Una aplicació ben coneguda és la mecànica de afinación en els instruments de corda.
Principis de funcionament
Relaciones geomètriques
Cada volta que el tornell sense fi dona un regrés complet, l'engranage alvança un número de dents igual al número d'entrades de el sinfín. El tornell sense fi pot ser un mecanisme irreversible o no, depenent de l'àngul de l'hèliç, junt a atres factors.
La velocitat de gir de l'eix conduït depén del número d'entrades del tornell i del número de dents de la roda. Es pot entendre el número d'entrades del tornell com el número d'hèlices simples que ho formen. En la pràctica la majoria de tornells són d'una sola entrada, per lo que cada volta que este d'un regrés, l'engranage alvança una sola dent.
L'expressió per la que es rig este mecanisme és similar a la de les rodes dentadas tenint en conte el número d'entrades del tornell com a element motor en este cas:
| Símbol | Nom |
|---|---|
| Número d'entrades del tornell sense fi | |
| Número de regressos | |
| Número de dents de la roda conduïda |
Tenint en conte que sempre és molt menor que , la relació de transmissió sempre serà menor per lo que actuarà com un reductor de velocitat. En el cas habitual d'una sola entrada (), el tornell sense fi es fa equivalent a un engranage que tinguera una sola dent, sent la relació de reducció directament igual al número de dents de l'engranage.
Direcció de la transmissió
Al contrari que en els sistemes de piñón i cremallera, en general (llevat casos especials) la direcció de la transmissió del moviment entre els dos eixos no és reversible, especialment quan s'usen coeficients de reducció gran en tornells d'una sola espiral: és el tornell el que fa girar a l'engranage, i no al revés. Açò es deu a que l'espiral del tornell és notablement perpendicular a les dents de la roda, donant un moment de gir pràcticament nul quan s'intenta fer-la girar. Es tracta d'una ventaja considerable quan es desija eliminar qualsevol possibilitat de que els moviments de la roda es transmeten al tornell. En canvi, en els tornells d'espirals múltiples, este efecte es reduïx considerablement, devent-se tindre en conte la reducció del efecte de frenat, fins al punt de que l'engranage pot ser capaç de fer girar al tornell.
Configuracions del sense fi en les que l'equip no pot transmetre moviments al tornell es diu que són autoblocantes, circumstància que depén de l'àngul d'atac entre engranages i del coeficient de fricció entre abdós.
Sentit de gir
Un sinfín dextrógiro és aquell en que les espirals del tornell s'inclinen cap al seu costat esquerre quan s'observa en el seu eix en posició horisontal, coincidint en els criteris habituals usats en física i en mecànica. Dos engranages helicoidals externs que operen sobre eixos paralels deuen ser de la mà contrària. En canvi, un tornell helicoidal i el seu piñón deuen ser de la mateixa mà.
Un sinfín levógiro és aquell en que les espirals del tornell s'inclinen cap al seu costat dret quan s'observa en el seu eix en posició horisontal.[5]
Vore també
Bibliografia
- Oberg, Erik (1920). The Industrial Press (ed.). Spiral and worm gearing.
- Frederick A Halsey (1918). Van Norstrand (ed.). Worm and spiral gearing (en en).
Referències
- ↑ [1] [2] archivat en Wayback Machine. "Elementi strojeva II", Tehnički fakultet, Sveučilišt'o Rijeci, 2011.
- ↑ Witold Rybczynski, One good turn : a natural history of the screwdriver and the screw. London, 2000. Page 139.
- ↑ Irfan Habib, Economic History of Medieval Índia, 1200–1500, page 53, Pearson Education
- ↑ Hugh Kerr Thomas (1913). McGraw-Hill Book Company (ed.). Worm gearing (en en).
- ↑ American Gear Manufacturers Association (ed.). Gear Nomenclature, Definition of Terms with Symbols, p. 72. OCLC 65562739. ISBN 1-55589-846-7.
Referències
- Este artícul conté una traducció derivada de «Tornillo sin fin» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.