Riscaldamento

Questo articolo spiega cos’è il meccanismo a pignone e cremagliera e a cosa serve. Troverai anche le caratteristiche del meccanismo a cremagliera nonché i vantaggi e gli svantaggi di questo tipo di meccanismo.

Qual è il meccanismo a pignone e cremagliera?

Il meccanismo a cremagliera è un meccanismo costituito da una ruota dentata (pignone) e da una barra dentata (cremagliera). Il meccanismo a pignone e cremagliera viene utilizzato per trasformare il movimento circolare del pignone in un movimento lineare della cremagliera.

Esempi di applicazioni del meccanismo a cremagliera sono i cavatappi, il sistema di sterzo delle automobili, il meccanismo per l’apertura e la chiusura delle porte delle gru, le ferrovie a cremagliera, alcuni attuatori, ecc.

Il funzionamento del meccanismo a pignone e cremagliera consiste nel convertire il movimento rotatorio del pignone in un movimento rettilineo effettuato dalla cremagliera. I due elementi meccanici ingranano tra loro, in modo che la rotazione del pignone faccia avanzare la cremagliera.

Parti del meccanismo a cremagliera e pignone

Fondamentalmente, il meccanismo a pignone e cremagliera è costituito da due parti:

• Pignone : è la parte del meccanismo a pignone e cremagliera che esegue il movimento rotatorio. È una ruota dentata che ingrana con la cremagliera. Il pignone può ruotare in entrambi i possibili sensi di rotazione, quindi a seconda del senso di rotazione del pignone, la cremagliera si sposterà in una direzione o nell’altra.
• Cremagliera : parte del meccanismo a pignone e cremagliera che effettua il movimento rettilineo. È una barra rigida con denti che si muove in avanti quando il pignone gira. Poiché il meccanismo della cremagliera è reversibile, il movimento della cremagliera può anche far ruotare il pignone, sebbene ciò sia molto raro.

Caratteristiche del meccanismo a pignone e cremagliera

Il meccanismo a cremagliera ha le seguenti caratteristiche:

• Il meccanismo a cremagliera è reversibile , vale a dire che un movimento rotatorio può trasformarsi in movimento rettilineo, oppure un movimento lineare in movimento circolare. Questo tipo di meccanismo può quindi essere utilizzato in modo tale che il movimento di rotazione del pignone provochi il movimento in avanti della cremagliera, o viceversa, che il movimento della cremagliera provochi la rotazione del pignone. Generalmente il pignone è l’elemento motore e la cremagliera è l’elemento condotto.
• Perché il meccanismo a pignone e cremagliera funzioni correttamente è necessario che cremagliera e pignone abbiano lo stesso passo e quindi lo stesso modulo . Pertanto il modulo del pignone, e quindi del meccanismo, può essere calcolato dividendo il diametro del pignone per il suo numero di denti.



Oro



è il modulo,



il diametro della ruota e



il numero di denti sulla ruota.

• La cremagliera e il pignone hanno i denti in presa tra loro, quindi, per ogni giro completo del pignone, la cremagliera muoverà tanti denti quanti sono i denti del pignone . Pertanto, la distanza percorsa dalla cremagliera può essere calcolata utilizzando la seguente formula:



Oro



è la distanza percorsa dalla cerniera,



il numero di denti sulla ruota e



il numero di denti della cerniera per centimetro.

• In un meccanismo a pignone e cremagliera, la velocità di movimento della cremagliera è uguale alla velocità angolare del pignone moltiplicata per il diametro del pignone diviso due.



Oro



è la velocità lineare del rack,



è la velocità di rotazione del pignone e



è il diametro del pignone

Vantaggi e svantaggi del meccanismo a pignone e cremagliera

Vantaggi del meccanismo a pignone e cremagliera:

• Il meccanismo a pignone e cremagliera è molto semplice, il che lo rende adattabile e flessibile.
• È possibile trasmettere potenze elevate con il meccanismo a pignone e cremagliera.
• Permette di cambiare il tipo di movimento, perché trasforma un movimento rotatorio in un movimento lineare, o viceversa.

Svantaggi del meccanismo a cremagliera :

• Il meccanismo a cremagliera deve essere lubrificato per il suo corretto funzionamento.
• In generale, il meccanismo a pignone e cremagliera è un sistema di trasmissione del movimento rumoroso.
• Nel meccanismo a cremagliera si verifica una forte usura dovuta al contatto tra il pignone e la cremagliera.

Applicazioni del meccanismo a pignone e cremagliera

In ingegneria, il meccanismo a pignone e cremagliera ha molte applicazioni. Ad esempio, il meccanismo a pignone e cremagliera viene utilizzato nei cavatappi, nel meccanismo di apertura e chiusura di alcune porte e persino nei trapani a colonna.

Allo stesso modo, nel settore automobilistico, il meccanismo a pignone e cremagliera viene utilizzato nello sterzo delle automobili. Questo meccanismo fa quindi parte del sistema che trasmette il movimento del volante del veicolo alle ruote.

Infine, un altro uso frequente del meccanismo a cremagliera è nel campo dei trasporti. Pertanto, le ferrovie a cremagliera utilizzano il meccanismo a cremagliera per viaggiare in zone montuose con pendii ripidi.