Fundamentos de Correntes e Sprockets

Fundamentos de Correntes e Sprockets (Chain & Sprockets)

Transmissões por corrente de rolos (roller chain) e sprockets são muito semelhantes às transmissões por correia e polia. Elas consistem em dois componentes principais: uma corrente, que é uma série de elos (links) interligados, e sprockets (rodas dentadas), que se acoplam à corrente. À medida que os sprockets giram, eles tracionam a corrente, transmitindo movimento e potência de um eixo para o outro. Bicicletas são um objeto do dia a dia que usa corrente para transmitir potência. Correntes são excelentes para transmitir forças elevadas em distâncias maiores.

Uma animação simples de corrente e sprocket. Observe que os sprockets giram no mesmo sentido.

Para alterar o torque e a velocidade da entrada para a saída, sprockets de tamanhos diferentes devem ser usados. A vantagem mecânica para transmissões por corrente, semelhante às engrenagens e polias, é baseada na razão entre o número de dentes do sprocket de saída e o número de dentes do sprocket de entrada. Assim como nas polias, os sprockets giram na mesma direção.

Tipos de Corrente

Os dois tamanhos de corrente de rolos comumente usados na FRC são correntes #25 e #35, com passos (pitch) de 0,25” e 0,375”, respectivamente. Para correntes, o passo (pitch) é o comprimento de cada elo. O comprimento primitivo (pitch length) da corrente é o passo (0,25” ou 0,375”) multiplicado pelo número de elos (links). Procure usar um número par de elos para evitar o uso de um “half-link” (meio-elo), que é mecanicamente mais fraco que um elo completo. Isso significa que o pitch length da sua corrente deve ser um múltiplo de 0,5”.

Além disso, o diâmetro de folga da corrente (chain clearance diameter) descreve o diâmetro do sprocket com a corrente enrolada em torno dele. A seguinte equação pode ser utilizada:

Clearance Diameter = PD + Pitch

Abaixo está uma ilustração do passo (pitch), diâmetro primitivo (pitch diameter), diâmetro externo (outside diameter) e diâmetro de folga da corrente de um sprocket.

Ilustração das medidas de diâmetro de um sprocket de corrente. (Fonte da imagem: WCP)

Na FRC, a corrente #25 é a mais comum, pois é forte e ao mesmo tempo relativamente leve. A corrente #35 é às vezes usada em transmissões de torque muito elevado, mas é mais pesada e volumosa.

Modelando Transmissões por Corrente

O fluxo de trabalho de modelagem para correntes é exatamente o mesmo que para correias na página anterior. Você precisará do pitch diameter dos dois sprockets e da distância correta de centro a centro (C-C).

Utilize as funções do Featurescript Origin Cube para cotar os pitch diameters de dois sprockets nos pontos que deseja conectar com uma corrente.

• #SprocketPD_25(n): Calcula o pitch diameter de um sprocket de passo #25 com n dentes.
  • Ex: #SprocketPD_25(16) retorna o pitch diameter de um sprocket #25 de 16T.

Gere o modelo 3D da corrente com o mesmo Featurescript Belt & Chain Gen usado para correias, verifique a contagem de elos que ele gerou e, em seguida, retorne ao esboço para cotar a distância de centro a centro usando essa contagem de elos para obter o espaçamento exato. Use a seguinte função do Origin Cube:

• #ChainCTC_25(n1, n2, n3): Calcula a distância C-C de uma corrente de passo #25 com n1 elos conectando um sprocket de contagem de dentes n2 a um sprocket de contagem de dentes n3.
  • Ex: #ChainCTC_25(80,16,48) retorna a distância entre centros para uma corrente #25 de 80 elos conectando um sprocket de 16T a um sprocket de 48T.

Esticadores de Corrente (Chain Tensioners)

Uma dificuldade ao projetar com correntes é que elas sofrem desgaste/alongamento com o uso (“esticam”). Isso significa que a distância entre cada elo aumenta ligeiramente, tornando a corrente como um todo mais frouxa de forma perceptível. Correntes frouxas podem ser difíceis de corrigir se a transmissão não for projetada prevendo esticamento de corrente. Embora você ainda não vá aprender métodos específicos de tensionamento nesta fase, mantenha esse conceito em mente.

No Stage 2, diferentes métodos de tensionamento de corrente serão introduzidos no contexto de diversos tipos de mecanismos de robô. A página do Design Handbook também se aprofunda nesse assunto.

Exemplo de Tensionamento de Corrente

Um esticador de corrente do tipo “turnbuckle” (ou inline). O turnbuckle atua como um elo de comprimento ajustável na corrente, que pode ser regulado para mantê-la esticada. (Crédito da foto: FRC 1538)