Che cos'è la velocità del cambio?
La velocità dell'ingranaggio è una misura della velocità con cui una marcia gira, spesso in relazione alle rotazioni di altre marce. La dimensione relativa degli ingranaggi in un sistema a ingranaggi è un fattore strettamente controllato. Questo perché gli ingranaggi sono in grado di trasferire energia da un sistema a un altro. La dimensione degli ingranaggi influenza direttamente la velocità del cambio, che influenza direttamente la quantità di potenza spostata da un'area del sistema a un'altra. La velocità del cambio è generalmente espressa in giri al minuto (RPM) o come rapporto con un altro sistema.
Le basi della rotazione degli ingranaggi sono in realtà abbastanza semplici. Poiché gli ingranaggi hanno denti ad incastro, sono costretti a muoversi a velocità costante. Se una marcia si arresta, lo stesso vale per tutte le altre marce collegate. Questo, a sua volta, arresta tutte le marce a cui sono collegati, il che si ferma ancora di più e così via. L'unica alternativa all'arresto è un guasto meccanico totale; i denti dell'ingranaggio si spezzano o l'ingranaggio stesso si rompe.
Per determinare la velocità dell'ingranaggio di due ingranaggi interconnessi, tutto ciò che una persona deve fare è contare i denti. Se l'ingranaggio motorizzato ha 25 denti e l'ingranaggio spostato ne ha 50, il rapporto di trasmissione è 25:50 o 1: 2. Un giro dell'ingranaggio motorizzato è uguale alla metà di un giro dell'ingranaggio condotto. Ciò significa che l'ingranaggio motorizzato si muove due volte più veloce dell'ingranaggio condotto e, poiché gli ingranaggi sono irrevocabilmente collegati, lo farà sempre.
Questo rapporto esprime non solo la velocità del cambio, ma anche la potenza. Poiché l'ingranaggio motorizzato gira più velocemente dell'ingranaggio condotto, passa più potenza nel sistema. L'energia prodotta dall'ingranaggio motorizzato in due rotazioni è uguale alla potenza prodotta dall'ingranaggio più grande in uno, quindi ha moltiplicato la sua potenza disponibile per due. Ecco perché le marce più basse in un'auto trasferiscono più potenza alle ruote; le marce basse con movimento più lento hanno più potenza delle marce alte con movimento più veloce. La potenza del motore viene moltiplicata per il rapporto del sistema di trasmissione.
L'altro modo comune per esprimere la velocità del cambio è il numero di giri. Questo di solito è un processo piuttosto semplice che prevede il conteggio di quante rivoluzioni fa un ingranaggio in un minuto o trovare il tempo necessario per effettuare una rotazione e moltiplicare o dividere quel numero in un minuto. Se un ingranaggio fa 1,5 giri al secondo, l'utente semplicemente lo moltiplicherebbe per trovarlo con un RPM di 90. Se fa una rotazione ogni quattro minuti, l'utente si dividerebbe per trovare il suo RPM di 0,25.