La più grande differenza tra un pignone e un ingranaggio è il modo in cui ciascuno funziona a livello funzionale. Entrambe tendono ad essere ruote scanalate utilizzate nei macchinari, e il loro aspetto di base è spesso molto simile, ma il modo in cui funzionano e cosa fanno, esattamente, tende ad essere molto diverso. In generale, un ingranaggio è una ruota dentata progettata per ingranare con altri ingranaggi e trasmettere loro il movimento, che a sua volta può causare movimento altrove. Una ruota dentata, al contrario, è una ruota dentata progettata per impegnare e spostare direttamente un elemento flessibile dentellato o perforato, come una catena o una cinghia. Di conseguenza, le applicazioni di ciascuno sono diverse. I pignoni sono più comuni quando è contenuta una cinghia o una catena in movimento, come accade comunemente nelle biciclette, nei nastri trasportatori e nelle bobine di proiezione di film. Gli ingranaggi sono generalmente preferibili in tutti gli altri scenari, auto e macchinari pesanti inclusi. Non solo gli ingranaggi sono universalmente più utili, ma è anche meno probabile che necessitino di riparazioni o rimontaggi.
Funzionalità di base
Sia le ruote dentate che gli ingranaggi vengono utilizzati per trasmettere potenza all’interno delle macchine o per spostare gli oggetti tramite l’incastro. Tuttavia, una ruota dentata di solito interagisce direttamente con una parte del macchinario in questione, mentre gli ingranaggi possono e spesso si spingono l’uno contro l’altro prima, quindi usano quel movimento collettivo per influenzare un processo meccanico più ampio. Un altro modo per esprimere ciò è che i pignoni devono funzionare in modo indipendente, ma gli ingranaggi possono utilizzare le reti per costruire forza e precisione. La differenza è solitamente più evidente quando si osservano da vicino le scanalature oi denti di ciascuno.
Nel caso di una ruota dentata, i denti sono costruiti per adattarsi con precisione alle perforazioni o fessure degli elementi che l’utensile è progettato per spostare. Di conseguenza, le possibilità di variazioni di design tendono ad essere alquanto limitate. Gli ingranaggi, d’altra parte, si ingranano direttamente tra loro e quindi si prestano a un’ampia varietà di applicazioni. Ad esempio, i denti di un ingranaggio potrebbero trovarsi all’esterno della ruota o sulla circonferenza interna; un altro tipo, chiamato ingranaggio a vite senza fine, non è affatto una ruota ma una barra filettata.
Impatto del danno
Un’altra importante differenza tra un pignone e un ingranaggio è cosa succede se uno dei due è danneggiato. I due pignoni che portano la catena di una bicicletta, ad esempio, guidano anche la catena in linea retta, e se un solo dente su uno dei pignoni si rompe, aumenta la possibilità che la catena venga lanciata via. Una catena rotta generalmente renderà inabile l’intera bicicletta. Se un dente si rompe un ingranaggio, d’altra parte, supponendo che il dente rotto cada fuori dai lavori della macchina, ci sono poche probabilità che la macchina stessa si guasti di conseguenza, anche se potrebbe riscontrare una riduzione dell’efficienza. Nella maggior parte dei casi, il carico dell’ingranaggio danneggiato può spostarsi su un altro senza causare molto sforzo.
Usi comuni per pignoni
Oltre alle biciclette, le ruote dentate si trovano comunemente anche su veicoli cingolati come carri armati e bulldozer, nelle cineprese e nei proiettori cinematografici. In ciascuno, la rotazione della ruota dentata muove un dispositivo flessibile, come una catena, una cinghia o una striscia di pellicola fotografica. Nei casi in cui il dispositivo flessibile è un anello continuo, come nelle biciclette e nei veicoli cingolati, i numerosi segmenti che compongono l’anello lo rendono più vulnerabile all’usura. In alcuni casi ciò richiede più manutenzione, e significa anche che le ruote dentate sono tipicamente posizionate all’esterno degli elettrodomestici, o almeno dietro pannelli relativamente facilmente accessibili.
Situazioni in cui gli ingranaggi sono i migliori
Gli ingranaggi si trovano nei meccanismi interni di molte se non della maggior parte delle macchine. Sono parte integrante dei motori delle automobili, ad esempio, dove lavorano trasmettendo potenza dal motore alle ruote motrici. Alcune disposizioni di ingranaggi, come le trasmissioni a vite senza fine, possono limitare la trasmissione di potenza in un’unica direzione senza dispositivi aggiuntivi come i freni. Gli ingranaggi di precisione azionano anche molti orologi.
Le differenze funzionali tra un pignone e un ingranaggio combinate con la superiorità generale dell’ingranaggio rispetto al pignone di solito portano i progettisti a scegliere gli ingranaggi quando possono. Un esempio comunemente citato sono le auto e i camion con trazione posteriore, che impiegano un albero di trasmissione rigido per trasmettere la potenza dal motore alle ruote motrici. Le trasmissioni a catena di tipo bicicletta erano popolari con alcuni dei primi veicoli automobilistici, ma la loro popolarità è diminuita con il tempo; l’ultima vettura a catena è stata prodotta negli anni ‘1960.