Guia de engrenagens do Circuit Cubes: compreender relações de transmissão e velocidade

Resposta rápida

Uma relação de engrenagens Circuit Cubes é simplesmente o número de dentes da engrenagem que empurra (a motriz) dividido pelo número de dentes da engrenagem empurrada (a movida). Uma engrenagem de 24 dentes a acionar uma engrenagem de 12 dentes faz a engrenagem pequena girar cerca do dobro da velocidade com metade da força de rotação. Quer velocidade? Acione o pequeno com o grande. Quer potência de tração? Acione o grande com o pequeno.

A maioria das construções Circuit Cubes move-se porque um motor gira um veio e esse veio gira uma engrenagem. Mude qual engrenagem toca qual, e o mesmo motor pode fazer um rover pesado rastejar ou um ventilador leve rodar rapidamente. Este guia explica como as engrenagens funcionam no Circuit Cubes, como ler uma relação de engrenagens e como trocar engrenagens passo a passo para obter a velocidade ou o binário de que a sua construção precisa.

Não precisa de matemática além de uma simples divisão, nem de ferramentas especiais. Um Geared Motor Cube, um punhado de engrenagens de tijolos e alguns minutos de teste bastam para sentir a diferença.

Como funcionam as engrenagens numa construção Circuit Cubes

Uma engrenagem é uma roda com dentes. Quando duas engrenagens se engrenam, os dentes empurram-se mutuamente, de modo que a rotação de uma engrenagem é transferida para a seguinte. A engrenagem ligada à fonte de energia é a condutora; a engrenagem que ela faz girar é a engrenagem movida. Cada par de engrenagens engrenadas altera tanto a velocidade como a força de rotação, e a alteração é previsível apenas pelo número de dentes.

Em Circuit Cubes, as engrenagens geralmente ligam um veio de motor a uma roda, eixo ou outra engrenagem. O Geared Motor Cube já contém uma redução interna: o seu motor gira a mais de 1,000 RPM, mas as pequenas engrenagens no veio reduzem a saída para cerca de 75 RPM. Esse equilíbrio reduz a velocidade e aumenta o binário, razão pela qual o Geared Motor Cube pode girar rodas e engrenagens que um motor rápido sem engrenagens não conseguiria.

• Condutora = a engrenagem ligada ao motor ou a engrenagem que é girada pela engrenagem anterior.
• Movido = a engrenagem que recebe o impulso e faz girar a peça seguinte.
• Se um trem de engrenagens tiver vários pares, multiplique a relação de cada par para obter a relação total.

Ler uma relação de transmissão sem fazer cálculos complicados

Para encontrar a relação de um único par, divide o número de dentes da roda motriz pelo número de dentes da roda movida. Uma roda de 24 dentes a acionar uma roda de 12 dentes dá 24 ÷ 12 = 2, muitas vezes escrito como 2:1. Isto significa que a roda movida gira duas vezes por cada volta da motriz, mas com aproximadamente metade do binário. Inverte os papéis e obténs 12 ÷ 24 = 0.5, ou 1:2, o que reduz a velocidade para metade e duplica o binário.

Se não souberes o número de dentes de uma roda, conta os dentes uma vez e escreve-o na roda com um marcador ou um pequeno autocolante. Esse único hábito evita que tenhas de contar novamente sempre que remontas. Quando uma montagem usa mais do que um par, multiplica as relações: um par 2:1 seguido de um par 2:1 dá um aumento de velocidade total de 4:1 na roda final.

• Uma relação de velocidade acima de 1 significa que a saída gira mais rápido que a entrada.
• Uma relação de velocidade abaixo de 1 significa que a saída gira mais devagar mas empurra com mais força.
• Uma relação 1:1 altera apenas a direção, não a velocidade nem o binário.

Escolher engrenagens: velocidade versus binário

Para construir velocidade, é necessário uma engrenagem motriz grande e uma engrenagem movida pequena. Se tiver uma engrenagem de 24 dentes e outra de 12 dentes, coloque a de 24 no lado do motor e a de 12 no lado da roda ou ventoinha. A saída gira rapidamente, adequada para veículos ligeiros, piões e ventoinhas que não enfrentam muita resistência.

Para construir binário, é necessário o oposto: uma engrenagem motriz pequena e uma engrenagem movida grande. Coloque a de 12 no lado do motor e a de 24 no lado da roda. A saída gira lentamente, mas pode empurrar um chassis mais pesado ou subir uma rampa mais íngreme. O Geared Motor Cube já oferece um ponto de partida favorável ao binário a cerca de 75 RPM, por isso adicionar um par pequeno-grande por cima é uma boa forma de mover algo teimoso.

• Leve e rápido: engrenagem grande aciona engrenagem pequena.
• Pesado e forte: a engrenagem pequena aciona a grande.
• Se uma construção emperrar ou chiar sem se mover, adicione redução antes de aumentar a potência do motor.

Teste e afinação do trem de engrenagens

Construa o par de engrenagens de modo que os dentes encaixem completamente, mas não apertados. Demasiado soltos e os dentes saltam sob carga; demasiado apertados e as engrenagens bloqueiam, o que arrasta o motor e esgota a bateria mais rapidamente. Rode a engrenagem movida à mão antes de ligar a corrente. Deve girar suavemente com uma pequena quantidade de folga, o pequeno espaço livre entre os dentes.

Depois de funcionar, teste sob carga real: no chão, com as rodas reais, não segurado no ar. Se a construção for mais lenta do que deseja, mude para um motor maior ou uma engrenagem movida mais pequena. Se parar, mude na outra direção. Altere um par de cada vez para saber o que realmente fez a diferença.

• Ouça um clique rítmico: isso geralmente significa que os dentes estão a saltar.
• Um motor quente ou uma bateria que se esgota rapidamente aponta frequentemente para atrito, não para um motor fraco.
• Mantenha as engrenagens sobresselentes ordenadas por número de dentes para uma afinação rápida.

Passo a passo: montar e afinar um trem de engrenagens Circuit Cubes

1. Passo 1: Decida primeiro velocidade ou binário: Escreva o objetivo antes de tocar nas engrenagens. Uma ventoinha leve ou um carro rápido quer velocidade; um rover pesado ou um braço elevador quer binário. Esta escolha determina qual engrenagem vai para o lado do motor. Ponto de verificação: se não conseguir enunciar o objetivo numa frase, escolha velocidade para construções leves e binário para tudo o que tenha de empurrar ou escalar.
2. Passo 2: Conte os dentes e etiquete as suas engrenagens: Conte os dentes de cada engrenagem que planeia usar e marque o número na engrenagem. Só precisa de o fazer uma vez por engrenagem, e torna o cálculo da relação instantâneo. Erro comum: adivinhar o número de dentes pelo tamanho. Duas engrenagens de aspeto semelhante podem diferir em vários dentes, o que altera a relação mais do que espera.
3. Passo 3: Engrene corretamente a engrenagem motora e a engrenagem movida: Pressione as engrenagens juntas para que os dentes se sobreponham completamente, mas o par ainda gire livremente à mão. A engrenagem motora é a ligada ao motor ou ao estágio anterior. Ponto de verificação: rode a engrenagem movida à mão. Deve mover-se suavemente com um pouco de folga, sem ranger ou balançar solta.
4. Passo 4: Defina a relação para o seu objetivo: Para velocidade, use um motor maior e uma engrenagem conduzida menor. Para binário, use um motor menor e uma engrenagem conduzida maior. Se usar mais de um par, multiplique as relações para obter a mudança total. Erro comum: empilhar pares de velocidade numa construção pesada. Gira rápido no ar e para no chão.
5. Passo 5: Teste sob carga real: Execute a construção na superfície e com as peças que ela realmente transportará. Observe a velocidade da roda, ouça se há derrapagens e sinta se o motor está a esforçar-se. Ponto de verificação: se parar, adicione redução (pinhão pequeno, coroa grande). Se estiver demasiado lento, faça o contrário.
6. Passo 6: Altere um par de cada vez: Substitua apenas um par de engrenagens entre os testes para saber qual alteração ajudou. Mantenha notas sobre o número de dentes e resultados para que uma boa configuração seja fácil de reconstruir mais tarde. Erro comum: mudar várias engrenagens ao mesmo tempo e depois não saber qual troca causou a melhoria ou a paragem.

Peças Circuit Cubes que importam para engrenagens

• Cubo de motor com engrenagens: Este motor gira internamente a mais de 1,000 RPM, mas as pequenas engrenagens no seu eixo reduzem a saída para cerca de 75 RPM para binário máximo. É o ponto de partida natural para construções que exigem muito binário e dá-lhe uma base conhecida para aumentar ou diminuir as engrenagens.
• Kit de atualização Bluetooth: O kit inclui um Bluetooth Battery Cube, dois motores Cubit e 36 peças no total, incluindo engrenagens, rodas, eixos, blocos e fios de ligação. Dois motores e uma seleção de engrenagens permitem testar configurações de velocidade e binário lado a lado, e o controlo por aplicação facilita a comparação de corridas sem ter de reconstruir o interruptor de cada vez.
• Cubo de interruptor NO/NC: Na posição NO, premir a alavanca fecha o circuito; na posição NC, o circuito permanece fechado até premir a alavanca para o abrir. Um controlo previsível de ligar/desligar torna os testes de engrenagens repetíveis, permitindo-lhe avaliar se uma alteração melhorou efetivamente a velocidade ou o binário.

As relações de transmissão são apenas comparações de números de dentes, mas determinam se uma construção Circuit Cubes rasteja com potência ou desliza leve e rápida. Comece pela saída de aproximadamente 75 RPM do cubo de motor com engrenagens, escolha grande-aciona-pequeno para velocidade ou pequeno-aciona-grande para binário, e teste sob carga real. Altere um par de cada vez e sentirá a diferença imediatamente.