O que é uma caixa de velocidades?

Uma caixa de engrenagens é um método mecânico de transferência de energia de um dispositivo para outro e é usado para aumentar o torque enquanto reduz a velocidade. Torque é a potência gerada através da flexão ou torção de um material sólido. Este termo é frequentemente usado de forma intercambiável com transmissão.

Localizada no ponto de junção de um eixo de força, a caixa de engrenagens é frequentemente usada para criar uma mudança de direção em ângulo reto, como é visto em um cortador de grama rotativo ou em um helicóptero. Cada unidade é feita com um propósito específico em mente, e a relação de transmissão utilizada é projetada para fornecer o nível de força necessário. Esta proporção é fixa e não pode ser alterada após a construção da caixa. A única modificação possível após o fato é um ajuste que permite aumentar a velocidade do eixo, juntamente com uma redução correspondente no torque.

Em uma situação em que várias velocidades são necessárias, uma transmissão com várias marchas pode ser usada para aumentar o torque enquanto diminui a velocidade de saída. Este projeto é comumente encontrado em transmissões de automóveis. O mesmo princípio pode ser usado para criar uma engrenagem de sobremarcha que aumenta a velocidade de saída enquanto diminui o torque.

Uma turbina eólica é um exemplo de uma caixa de engrenagens muito grande. A turbina se move a uma taxa de rotação lenta com um grande torque. A transmissão traduz essa potência na velocidade de rotação de torque mais rápida, porém mais baixa, do gerador de eletricidade. Devido ao tamanho e à quantidade de energia que podem gerar, as turbinas eólicas têm várias engrenagens e estágios. Esse recurso é necessário para garantir que o gerador de eletricidade possa fornecer uma saída consistente, mesmo que a taxa de rotação da turbina flutue.

Em um automóvel, existem três tipos de transmissão:automática, manual ou continuamente variável. Um veículo de transmissão manual fornece o melhor exemplo de uma caixa de câmbio simples. Tanto nas transmissões automáticas quanto nas continuamente variáveis, as caixas de câmbio são sistemas fechados, exigindo muito pouca interação humana.

A transmissão manual está disponível em dois sistemas diferentes:malha deslizante e malha constante. O sistema de malha deslizante usa engrenagens retas de corte reto. As engrenagens giram livremente e exigem manipulação do motorista para sincronizar a transição de uma velocidade para outra. O motorista é responsável por coordenar as rotações do motor com a velocidade de estrada necessária. Se a transição entre as engrenagens não for cronometrada corretamente, elas colidirão, criando um ruído alto de trituração à medida que os dentes da engrenagem colidem.

O sistema de malha constante possui conjuntos de engrenagens helicoidais ou helicoidais duplas cortadas diagonalmente que são permanentemente engrenadas. Cones de fricção ou anéis sincronizados foram adicionados às engrenagens para criar uma transição mais suave ao trocar de marcha. Esse tipo de transmissão geralmente é encontrado em carros de corrida e equipamentos agrícolas.