Amb el nostre projecte de bomba hidràulica accionada per un aeromotor Savonius hem aprofitat per conèixer alguns mecanismes de transmissió i de transformació del moviment, ja què el proporcionat per l’aeromotor no permet l’accionament directe de la bomba.
Es tracta d’un sistema de transmissió en 3 etapes. Veieu la idea al vídeo:

Etapa 1. Canvi de la direcció de rotació: d’eix vertical a eix horitzontal
L’aeromotor escollit (Savonius) proporciona un moviment circular al voltant d’un eix vertical. Per canviar la direcció del moviment i aconseguir el gir al voltant d’un eix horitzontal hem utilitzat engranatges cònics, la funció dels quals és precisament aquesta: transmetre entre eixos perpendiculars. Com que tots dos engranatges tenen el mateix número de dents, no hi ha modificació de la velocitat, encara que la fricció i els defectes de construcció la disminueixen inevitablement.

Etapa 2. Multiplicació de la força: mecanisme reductor
Per accionar la bomba cal augmentar la força proporcionada per l’aeromotor. Com que la força és inversament proporcional a la velocitat, cal reduir la velocitat del sistema amb un mecanisme reductor. Aixó ho hem aconseguit mitjançant engranatges rectes amb diferents números de dents. Recordeu la relació de transmissió:
…….. ω conduïda / ω motriu = z motriu / z conduït = F motriu / F conduït

Amb un reductor de vàries etapes (tren d’engranatges) podem aconseguir més reducció i per tant més potència. Veieu la idea a la imatge, entenent que ω2 és la velocitat aconseguida amb els engranatges cònics. Adoneu-vos que l’eix 3 és a l’hora conduït pel 2 i motriu del 4:

Etapa 3. Transformació del moviment: de circular uniforme a lineal alternatiu
La bomba de pistó funciona amb un moviment lineal alternatiu: en pujar l’èmbol succiona l’aigua, i en baixar s’omple la cambra superior Aquesta transformació es fa en moltes màquines: els motors dels cotxes, les màquines de cosir, els eixugaparabrises, els compressors, les serres de calar, … mitjançant el mecanisme biela-manovella. Aquest mecanisme consta de tres elements:

La manovella és una barra o una roda que gira al voltant d’un eix.

El pistó està dins d’una guia, de manera que només pot moure’s en lineal.

La biela és una barra rígida. El seu cap està fixat a l’extrem lliure de la manovella mitjançant una articulació (el seu moviment és giratori), i el seu peu està fixat a l’èmbol mitjançant una altra articulació (el seu moviment és lineal).

Quina longitud ha de tenir la manovella?
La manovella es comporta com una palanca, per tant cumpleix la llei de la palanca: R x BR = P x BP, amb la qual cosa a més podem aconseguir multiplicar encara més la potència del sistema.

La longitud de la manovella també influeix en la carrera del pistó: carrera = 2 * longitud manovella

Etapa 4. Palanca (segons idea d’Opitec)

La palanca multiplica la força, segons la llei F·dF = R·dR. Per tant, si la distància de F al fulcre és la meitat que la de R al fulcre, per accionar el pistó només cal la meitat de força que si no haguès palanca.