Una rueda loca es una rueda que sirve únicamente para transmitir la rotación de un eje a otro, en aplicaciones donde no es deseable conectarlos directamente. Por ejemplo, conectar un motor al plato de un fonógrafo , o al tren de engranajes del cigüeñal al árbol de levas de un automóvil.
Debido a que no realiza ningún trabajo por sí solo, se le llama "inactivo".
Se puede utilizar una rueda loca como parte de un mecanismo de transmisión por fricción . Por ejemplo, para conectar el eje de un motor de metal a un plato de metal sin ruido de engranaje, los primeros fonógrafos usaban una rueda guía de goma.
Asimismo, el rodillo de presión en un transporte de cinta magnética es un tipo de rueda loca que presiona contra el cabrestante accionado para aumentar la fricción.
En un sistema de transmisión por correa , las ruedas guía se utilizan a menudo para alterar la trayectoria de la correa, donde una trayectoria directa no sería práctica.
Las poleas locas también se utilizan a menudo para presionar contra la parte posterior de una polea con el fin de aumentar el ángulo de envoltura (y por lo tanto el área de contacto) de una correa contra las poleas de trabajo, aumentando la capacidad de transferencia de fuerza.
Los sistemas de transmisión por correa comúnmente incorporan una polea móvil cargada por resorte o por gravedad para actuar como tensor de la correa , para adaptarse al estiramiento de la correa debido a la temperatura o el desgaste. Para ello se suele utilizar una rueda loca, para evitar tener que mover los ejes de transferencia de potencia.
Un engranaje loco es una rueda dentada que se inserta entre dos o más ruedas dentadas. El propósito de un engranaje loco puede ser doble. En primer lugar, el engranaje loco cambiará la dirección de rotación del eje de salida. En segundo lugar, un engranaje loco puede ayudar a reducir el tamaño de los engranajes de entrada/salida manteniendo al mismo tiempo el espaciado de los ejes.
Un engranaje loco no afecta la relación de transmisión entre los ejes de entrada y salida. Tenga en cuenta que en una secuencia de engranajes encadenados, la relación depende únicamente del número de dientes del primer y último engranaje. Los engranajes intermedios, independientemente de su tamaño, no alteran la relación de transmisión global de la cadena, excepto para cambiar el sentido de rotación del engranaje final. (Es decir, cada marcha intermedia cambia el signo de la relación de transmisión).
Asimismo, el tamaño de una rueda loca en un sistema de transmisión por fricción sin engranajes no afecta la relación de transmisión entre los ejes de entrada y salida. La velocidad superficial del eje de entrada se transfiere directamente a la velocidad superficial de la rueda loca y luego de la rueda loca al eje de salida. Una rueda loca más grande o más pequeña mantiene la misma velocidad superficial (que es igual a la velocidad superficial del eje de entrada), por lo tanto, el eje de salida es impulsado a una velocidad constante independientemente del tamaño de la rueda loca (a menos, por supuesto, que haya deslizamiento, lo cual Esto no debería ocurrir en la mayoría de los sistemas de transmisión por fricción cuando funcionan correctamente; sin embargo, hay casos en los que una rueda guía puede funcionar como embrague, o si hay una carga repentina o inusualmente pesada en el sistema. Estas situaciones pueden causar que la relación de rotaciones entre las ruedas varían, a diferencia de un sistema de engranajes, que siempre girará a una cierta velocidad a menos que algo ande muy mal y los engranajes comiencen a saltar dientes o se rompan los dientes).
Un engranaje intermedio que no impulsa un eje para realizar ningún trabajo se llama engranaje loco. A veces, se utiliza un solo engranaje loco para invertir la dirección, en cuyo caso puede denominarse rueda loca de marcha atrás. Por ejemplo, la transmisión manual típica de un automóvil engrana la marcha atrás insertando una rueda guía de marcha atrás entre dos marchas. Dado que un engranaje impulsado (engranaje "A") que gira en el sentido de las agujas del reloj impulsará un segundo engranaje ("B") en el sentido contrario a las agujas del reloj, agregar un tercer engranaje a la cuerda significa que el engranaje "C" girará en la misma dirección que "A". Una transmisión típica está diseñada con engranajes "A" y "B", de modo que cuando el motor gira, el eje de salida gira en la dirección opuesta , lo que impulsa el vehículo hacia adelante . Una configuración de engranaje loco recto es en realidad típicamente un engranaje "A" y un engranaje "C", que no están en contacto entre sí hasta que se mueve un engranaje "B" entre ellos. Dado que la transmisión está diseñada para mover el automóvil hacia adelante cuando la salida gira en la dirección opuesta al eje de entrada, cuando se agrega al engranaje loco "B", obliga al engranaje "C" a girar en la misma dirección que el " A", y por lo tanto los ejes de entrada y salida giran en la misma dirección, lo que impulsa el automóvil en reversa.
Otro escenario es una serie de rodillos, como los que se utilizan para prensar papel. Cada rodillo debe recibir alimentación, pero agregar un motor a cada uno es un desperdicio (y puede resultar difícil sincronizar la velocidad de rotación con sistemas de accionamiento independientes). Se podría simplemente agregar un engranaje en el extremo del eje de cada rodillo, pero eso significa que cada rodillo giraría en la dirección opuesta al anterior (y, por lo tanto, se frotaría entre sí durante el giro). Simplemente agregando un pequeño engranaje loco entre cada engranaje más grande, el resultado es una serie de rodillos, todos impulsados en la misma dirección.
Los engranajes locos también pueden transmitir la rotación entre ejes distantes en situaciones en las que no sería práctico simplemente agrandar los engranajes distantes para unirlos. Los engranajes más grandes no sólo ocupan más espacio, sino que la masa y la inercia rotacional ( momento de inercia ) de un engranaje son cuadráticas en proporción a su radio . Naturalmente, en lugar de engranajes locos se puede utilizar una correa dentada o una cadena de rodillos para transmitir el par a lo largo de la distancia. Para distancias cortas, se puede utilizar un tren de rodillos; si se utiliza un número par o impar determina si el engranaje de salida final gira en la misma dirección que el engranaje de entrada o no. Para distancias más largas, una cadena o correa de rodillos es más silenciosa y crea menos fricción, aunque los engranajes suelen ser más fuertes, dependiendo de la resistencia de la cadena de rodillos. Un caso en el que podrían usarse numerosos engranajes locos es el descrito anteriormente, donde hay varios engranajes de salida que deben accionarse simultáneamente.
Ruedas locas de orugas
Un vehículo de orugas utiliza una combinación de ruedas y rodillos, que incluyen ruedas dentadas motrices , ruedas locas , rodillos de retorno de oruga y ruedas de carretera . Es bastante similar en concepto a una cinta transportadora , solo que en lugar de una máquina que transporta objetos encima de una cinta continua motorizada, es una máquina que se mueve sobre una cinta continua. En una aplicación típica, la potencia se transmite a una rueda dentada motriz (o rueda motriz), que impulsa la oruga alrededor de su bucle. En el extremo opuesto del vehículo, hay una rueda loca , que proporciona una especie de rueda de polea . En algunas aplicaciones, la rueda dentada motriz y la rueda loca soportan parte del peso del vehículo; para los fines de esta descripción, asumiremos que la rueda dentada motriz y la rueda loca no son unidades que soporten peso y que la rueda dentada motriz está en la parte delantera. (ver M4 Sherman para ver un ejemplo). Dado que la rueda dentada motriz puede estar en la parte delantera (M4 Sherman, muchos otros tanques de la Segunda Guerra Mundial) o en la parte trasera ( T-90 , la mayoría de los tanques modernos) del vehículo, según el diseño, la rueda loca levanta la oruga del suelo. y lo devuelve a la rueda dentada motriz (rueda loca trasera), o recibe la pista de la rueda dentada motriz y la coloca frente a las ruedas de la carretera (rueda loca delantera). La rueda loca no recibe energía, al igual que un engranaje loco. Aunque técnicamente invierte la dirección de la pista (pero no su rotación ), esto no tiene nada que ver con el término "inactivo"; no está relacionado con un engranaje loco más que el hecho de que ambos están "inactivos" o no realizan ningún trabajo, solo transmiten energía ("inactivo" es un término para algo o alguien que no está trabajando). Las ruedas de carretera son una serie de ruedas sin motor entre la rueda dentada motriz y la rueda loca que sirven para soportar el peso del vehículo (y por lo tanto no se consideran "inactivas", aunque no tengan motor). En aplicaciones de mayor velocidad, como tanques y otros AFV, estas ruedas de carretera generalmente reciben algún tipo de sistema de suspensión para facilitar la marcha, aumentar la controlabilidad y disminuir el desgaste. Debido a las complicaciones que supone añadir sistemas de suspensión a la rueda loca y, en particular, a la rueda dentada motriz, en dichos vehículos, las ruedas normalmente soportan todo el peso del vehículo. En aplicaciones de baja velocidad, como en excavadoras, estas ruedas carecen de cualquier tipo de sistema de suspensión, ya que las bajas velocidades no exigen amortiguación. Esto también permite que las ruedas guía y motrices soporten parte del peso, ya que su falta de suspensión se vuelve irrelevante. Rodillos de retorno de pistapueden usarse o no, y son simplemente pequeños rodillos que soportan el peso de la oruga mientras ésta se transfiere de atrás hacia adelante para ser colocada nuevamente. La vía simplemente proporciona un "camino" sólido para que las ruedas giren sobre todas las superficies: las ruedas hacen rodar el vehículo a lo largo del "camino" creado por él mismo, mientras que la rueda dentada fuerza al vehículo hacia adelante a lo largo de la vía y se tumba. pista "fresca". La rueda guía recoge la oruga "usada" y la devuelve a la rueda motriz en la parte delantera. Esta es la razón por la que uno de los primeros términos para un vehículo de orugas era "máquina de colocación de vías" (que no debe confundirse con equipo de colocación de vías de ferrocarril ). El transporte de vehículos sobre terreno fangoso a menudo requería la colocación de tablones o troncos a lo largo de la vía (ver camino de pana , camino de tablones ). A finales del siglo XIX, los inventores descubrieron una manera de fabricar una máquina rodante que colocaría su propio camino de tablas dondequiera que fuera, eliminando la necesidad de que los agricultores colocaran troncos para atravesar áreas fangosas. Otros beneficios se descubrieron más tarde.
Tenga en cuenta que hay algunos transportes de orugas sin motor (es decir, remolques que ruedan sobre orugas en lugar de ruedas), que tienen dos ruedas locas en lugar de una rueda dentada motriz. También hay ciertos equipos, como el bulldozer Caterpillar D9 (y muchos otros bulldozers de la marca Caterpillar), los kits de conversión de orugas de caucho Tucker Sno-cat y Mattracks , que configuran sus orugas en forma de triángulo o pirámide (cuando se mira desde el lado), con la rueda dentada motriz en la punta de la pirámide. En esta configuración, hay dos ruedas guía/ruedas y una rueda dentada motriz (así como varias ruedas pequeñas que soportan carga). En casos muy raros, el vehículo carece por completo de rueda guía; En las regiones del norte, una forma de obtener mejor tracción en nieve profunda era tomar un camión sencillo de tres ejes e instalar una oruga continua y sencilla alrededor de las ruedas traseras, formando así un sistema básico de semioruga con dos ruedas motrices y ninguna. ruedas locas o de carretera. Sin embargo, casi nunca se ve esto en los vehículos de orugas reales, ya que la segunda rueda motriz es redundante.