Uma engrenagem de redução é parte de um sistema mecânico de engrenagens e eixos que serve ao propósito principal de desacelerar as coisas dentro de uma máquina, de modo que a energia de um lugar possa ser transferida e usada em outro. As engrenagens de redução são mais comumente vistas em trens de força de carros e caminhões e, nessas configurações, reduzem as altas velocidades de rotação do motor e as convertem em uma velocidade utilizável e mais lenta que os pneus podem interpretar e usar com segurança. Esses tipos de configurações de engrenagens também são freqüentemente usados em máquinas pesadas e outros aparelhos mecânicos grandes e pequenos. Qualquer coisa que use altas velocidades de rotação em um lugar, mas precise de energia reduzida em outro, pode fazer uso desse tipo de sistema interno. Quando as engrenagens estão funcionando corretamente, a velocidade de rotação do eixo de entrada se converte em uma velocidade de rotação mais lenta no eixo de saída. Essa redução na velocidade de saída ajuda a aumentar o torque. O sistema pode parecer ligeiramente diferente em ambientes diferentes, mas o conceito geralmente é o mesmo.
Composição Básica
Esses tipos de configurações de engrenagens quase sempre ocorrem dentro do funcionamento interno de motores, máquinas e outros componentes mecânicos. Em termos básicos, eles geralmente não são muito complicados. Uma engrenagem de redução simples consiste em duas engrenagens com dentes do mesmo tamanho, mas de diâmetros diferentes. O número de dentes é proporcional à circunferência; a engrenagem de circunferência menor terá menos dentes do que a maior. Por exemplo, uma engrenagem com circunferência de 16 polegadas (40.64 cm) terá o dobro de dentes de uma engrenagem com circunferência de 8 polegadas (20.32 cm).
Quando essas engrenagens engrenam em uma caixa de redução, a engrenagem menor faz duas revoluções para cada revolução da engrenagem maior – em outras palavras, ela gira duas vezes mais rápido. Por outro lado, a quantidade de torque disponível no eixo maior seria duas vezes maior do que no menor. Conforme a velocidade da saída diminui, o torque é aumentado proporcionalmente.
Determinando a relação de engrenagem
A relação de engrenagem, que é uma forma de expressar a relação entre as velocidades relativas de cada engrenagem envolvida, é quase sempre determinada pelo número de dentes envolvidos. Isso, por sua vez, é expresso na relação entre o número de dentes da engrenagem maior e o número de dentes da engrenagem menor. Por exemplo, um sistema de redução de engrenagem de estágio único consistindo em duas engrenagens, uma com 30 dentes e outra com 10 dentes, teria uma relação de engrenagem de 30:10 ou 3: 1. Nesse sistema, a engrenagem maior giraria a um terço da velocidade da menor, embora tivesse três vezes o torque disponível.
As caixas de engrenagens de redução de engrenagem de vários estágios permitem relações de transmissão muito maiores do que as práticas com sistemas de estágio único. Eixos e engrenagens adicionais são usados nesses sistemas. Por exemplo, uma pequena engrenagem é adicionada ao eixo de saída do primeiro conjunto de engrenagens para servir como acionador de entrada para um segundo conjunto de engrenagens. Conjuntos adicionais de engrenagens podem ser adicionados conforme necessário. A relação de engrenagem final é determinada multiplicando a relação de cada conjunto de engrenagens. Por exemplo, uma caixa de engrenagens de redução consistindo em três conjuntos de engrenagens com relações de engrenagem de 3: 1, 4: 1 e 5: 1 resultaria em uma relação de engrenagem final de 60: 1.
Drivetrains como um exemplo comum
Os trens de força de um carro são um bom exemplo de sistema de redução de marcha em vários estágios. Um motor típico gira de 1500 a 3000 rotações por minuto (RPM), uma velocidade muito maior do que a necessária para os pneus. Na verdade, se tanta potência fosse para os pneus, provavelmente causaria sérios problemas, pois provavelmente seria mais do que eles poderiam suportar. A transmissão do carro reduz os RPMs para o eixo de transmissão, aumentando suficientemente o torque para mover o veículo. A extremidade traseira reduz ainda mais a velocidade a um nível utilizável, enquanto multiplica a quantidade de torque disponível para as rodas motrizes.
Muitas outras máquinas, incluindo muitas ferramentas manuais movidas a eletricidade, usam alguma forma de engrenagem de redução para controlar a velocidade de saída enquanto aumenta o torque disponível. Isso permite que motores elétricos pequenos e de potência relativamente baixa executem trabalhos que, de outra forma, exigiriam motores muito maiores e mais potentes.