Relógio de engrenagem de madeira: 9 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:39

Eu adicionei o vídeo do relógio. Estarei trabalhando para abrir janelas diante do relógio. Vou enviar fotos e / ou um vídeo disso quando terminar. Faz alguns anos que trabalho com madeira. Adoro a ideia de poder fazer coisas que posso usar. Há alguns anos, encontrei um relógio feito de madeira. O rosto, os braços, a estrutura e as engrenagens eram todos de madeira. Isso realmente me impressionou, e guardei isso em mente para um projeto futuro. Decidi usar o relógio de madeira neste Instructable e espero compartilhar o que aprendi para ajudar outras pessoas com interesses semelhantes. Um dos meus objetivos com isso era usar ferramentas comuns que estão mais amplamente disponíveis para a maioria das pessoas. Eu não usei nenhuma máquina de trabalhar madeira cara difícil de encontrar, ou pacotes de software caros ao projetar isso. O software usado é de código aberto ou gratuito, e as máquinas usadas são algumas das mais comuns que a maioria dos marceneiros teria.

Etapa 1: O que você precisa

Aqui está uma lista de coisas que você vai precisar para projetar: OpenOffice Calc - Para calcular as relações de engrenagemfree2Design - Para projetar as engrenagensGimp- Modificar e editar imagensBlender - Para modelar engrenagens rudimentares para garantir que não haja interferências entre engrenagens e eixos. * Nota - Você provavelmente pode usar o Blender para fazer todo o design, mas minhas habilidades no Blender não estão à altura. Era mais fácil desenhá-los dimensionalmente precisos em um pacote 2D e importá-lo para o liquidificador. Para marcenaria: Serra giratória e serra de prensa de broca (serra de mesa ou fita também funcionam).

Etapa 2: Como funciona?

O relógio que projetei é um relógio de pêndulo básico. Estes já existem desde meados de 1600. Ele usa um peso como fonte de energia e um pêndulo para regular a rapidez com que essa energia escapa.

O peso é enrolado em um dos eixos. À medida que puxa para baixo, ele gira as engrenagens fazendo com que os ponteiros dos minutos e das horas girem. Se fossem apenas o peso e as engrenagens, quando o peso fosse liberado, as engrenagens girariam por alguns segundos e o peso cairia no chão. Isso não é muito prático, a menos que você queira fingir que está em uma máquina do tempo. A colocação do peso e do cabo é um pouco crítica. Você quer que ele desça mais no trem de engrenagens para não dar corda no relógio a cada 4 horas. Uma ou duas vezes por dia não é ruim. Quanto mais para baixo no trem de engrenagens, mais devagar ela se desenrolará. Se for colocado no ponteiro das horas, você pode facilmente dar corda uma vez por dia. Precisamos de alguma maneira de permitir que essa energia escape lentamente. É aí que entra o "Escapamento". Da palavra escape, permite que a energia do peso escape de forma lenta, para não esgotar a energia de uma vez. Este mecanismo de escape também cria o "Tick Tock" que você ouve nos relógios. O escapamento é construído com a engrenagem de escape, a alavanca de escape e o pêndulo. O pêndulo oscila para frente e para trás movendo a alavanca de escape para dentro e para fora da engrenagem de escape, fazendo com que a engrenagem pare de girar. Isso permite que a energia do peso seja distribuída ao longo de um período de tempo para que você não dê corda no relógio a cada 2 minutos.

Etapa 3: o pêndulo

Os pêndulos são um mecanismo interessante. Eles são um peso na ponta de uma corda ou mastro, com um pivô na ponta oposta do peso. O período de um pêndulo é o tempo que leva para ir de um lado para o outro e voltar novamente. O interessante sobre os pêndulos é que este tempo, ou período, não depende da quantidade de peso ou comprimento do arco, depende do comprimento do pêndulo. Então, se você tivesse um pêndulo de 2 pés de comprimento com um peso de 5 libras, puxado para a direita a 90 graus, levaria a mesma quantidade de tempo para oscilar e para trás como um pêndulo de 2 pés de comprimento com 2 libras de peso puxado para a direita a 30 graus. O peso no final do pêndulo afeta quantas vezes o pêndulo oscilará. Portanto, o pêndulo com o peso de 5 libras oscilará por mais tempo do que o peso de 2 libras. Isso é útil porque queremos manter o pêndulo oscilando. Você pode, entretanto, ter muito peso. Como veremos a seguir, o escape ajuda a dar um empurrão no pêndulo. Se você tiver um peso muito pesado, não terá energia suficiente para mantê-lo girando.

Para nosso relógio, queremos um período de 2 segundos. Dessa forma, o pêndulo levará 1 segundo para oscilar para o lado. A cada movimento, o escapamento permitirá que a engrenagem de escape gire um dente de cada vez. Se o período for de 2 segundos, isso basicamente tornará a engrenagem de escape nosso ponteiro de segundos, pois ela está girando um dente a cada segundo. Por um período de 2 segundos, precisamos que ele tenha um comprimento de 1 metro. Uma vez que nossa alavanca de escape terá 2 dentes, um para parar a engrenagem de escape em cada extremidade da oscilação do pêndulo, nosso pêndulo precisará ter 30 dentes. Ele fará uma rotação a cada 60 segundos. Muitos relógios de pêndulo têm a engrenagem de escape no eixo dos segundos. É isso que vamos fazer. Conforme o pêndulo oscila para frente e para trás, ele gira a alavanca de escape para dentro e para fora da engrenagem de escape. Isso faz com que a engrenagem do relógio pare e comece a girar a cada segundo. A alavanca é projetada de forma que, à medida que se move para fora da engrenagem de escape, a engrenagem dá um pequeno empurrão. Esse empurrão é suficiente para manter o pêndulo oscilar.

Etapa 4: o trem de engrenagens

Uma vez que a engrenagem de escape gira uma vez a cada 60 segundos, podemos fazer outro eixo girar uma vez a cada 3.600 segundos. Este será o nosso ponteiro dos minutos. Então, podemos fazer outro eixo girar uma vez a cada 43, 200 segundos (12 horas). Este será o nosso ponteiro das horas. Quando calcularmos isso, teremos um relógio funcionando no papel.

A planilha mostra os cálculos das relações de transmissão necessárias. Comecei com um ponteiro de minutos de 3 eixos, mas mudei para um de 4 eixos para manter o tamanho das engrenagens baixo. Para fazer um ponteiro de minutos, você precisa de uma relação de transmissão de 60 entre o eixo de escape e o eixo do ponteiro de minutos. Para um ponteiro das horas, você precisará de uma relação de transmissão de 12 do ponteiro dos minutos para o ponteiro das horas. A planilha mostra a fórmula e os cálculos para obter o número de dentes de cada engrenagem. Usando a planilha, fui capaz de conectar diferentes números de dentes para cada engrenagem e pinhão para tentar obter a relação de engrenagens necessária.

Etapa 5: projetando as engrenagens

Ao projetar engrenagens, existem muitos parâmetros que podem afetar o tamanho. Tomei alguns dos valores padrão para as variáveis ao fazer os cálculos. Usei um ângulo de pressão de 20 graus e uma distância diametral de 8. Combinados com o número de dentes de cada engrenagem, fui capaz de calcular o diâmetro de passo, diâmetro raiz, diâmetro externo e diâmetro do círculo básico.

Agora que tenho os diâmetros das engrenagens, posso começar a desenhá-los. Encontrei instruções sobre como desenhar engrenagens com CAD e as segui para desenhar essas engrenagens. Foi escrito por Nick Carter. Um link para sua página está na última etapa da seção de referências. O arquivo free2Design contém as engrenagens e pinhões com uma camada que mostra as linhas desenhadas para criar os dentes. Enquanto pesquisava relógios, me deparei com os Relógios de Gary. Ele mencionou que há uma grande diferença entre o que você pode desenhar com CAD e o que você pode realmente cortar usando uma serra circular. Aprendi isso da maneira mais difícil. Cortar a garganta entre os dentes é um pouco tedioso. Para tentar acelerar as coisas, decidi adicionar círculos entre cada dente a ser perfurado com a furadeira. Isso economizou tempo tentando arredondar o vale entre os dentes, mas acho que causou alguns problemas com os dentes engrenando uns com os outros. Junto com as engrenagens estão o mecanismo de fuga e a catraca. Como afirmado anteriormente, o Escapamento é um mecanismo que permite que a energia escape lentamente. Isso é feito usando uma engrenagem, alavanca e pêndulo. O que ainda não foi falado é a catraca. Dissemos que um peso é enrolado em um eixo com um barbante e lentamente se solta para acionar o relógio. Precisamos de uma maneira de reconfigurar isso ou dar corda no relógio. O Ratchet nos permitirá fazer isso. Ele se encaixa livremente no eixo de uma das engrenagens e empurra contra a engrenagem com um pino e uma alavanca. Quando o relógio precisa ser girado, a catraca pode ser girada no sentido anti-horário sem mover a engrenagem. Então, quando o peso o puxa no sentido horário novamente, ele se prende ao pino fixado à engrenagem e continua a alimentar o relógio.

Etapa 6: Cortando as engrenagens

Agora é hora de colocar o processo de design rígido à prova. Cortando as engrenagens. Depois de imprimir os desenhos em tamanho real, recortei-os e colei-os na madeira. Um adesivo em spray funciona muito bem. Eu uso o 3M Super77 e ele seca bem rápido. Pelo menos alguns minutos após a colagem, estou pronto para começar a cortar sem que ele descasque.

Eu faço todos os furos primeiro. É mais fácil manusear uma placa de tamanho completo com a furadeira do que tentar prender uma peça bruta de engrenagem de apenas 1,5 polegada de diâmetro sem dividi-la. Além disso, se algo der errado, você não desperdiçou todo esse tempo cortando-o apenas para dividir o tabuleiro. Depois de fazer os furos, corto as engrenagens em torno do diâmetro externo e começo a cortar os dentes.

Etapa 7: colocação da engrenagem

Desenhei engrenagens grosseiras no Blender com o Diâmetro Externo e Diâmetro de Passo para descobrir a colocação no quadro. Isso me disse se terei interferência entre uma engrenagem e um eixo, e me deu uma ideia aproximada de onde meus eixos serão colocados. Depois de criar um 'modelo' sobre onde fazer os furos, perfurei o primeiro começando com o Eixo de escape. Depois de perfurado, deslizei a engrenagem em um eixo, coloquei-a no orifício, coloquei a engrenagem correspondente em um eixo e segurei-a no local aproximado. Então, modifiquei a colocação da próxima engrenagem, marquei-a e fiz o furo. Em seguida, verificaria novamente o encaixe com as duas engrenagens em um encaixe do eixo no orifício. Se coubesse, eu faria isso novamente com a próxima marcha. Isso continuou até que todos os furos fossem cortados e as engrenagens se encaixassem.

Três eixos percorrerão todo o quadro e três eixos terão orifícios cegos. Agora tenho um lado da moldura perfurado, mas preciso de uma moldura correspondente. Para obter uma imagem espelhada dos orifícios, cortei meia polegada de comprimento de um pino de 1/2 para colocar em cada orifício. Fixei um prego de prego no centro de cada pedaço de pino e cortei a ponta do prego com um par de cortadores. Coloquei a tábua de encaixe em cima dos pregos e pressionei com firmeza. Isso deixou uma reentrância onde cada um dos centros dos furos deveria ser feito. Depois que os furos foram feitos, era hora de montar o relógio.

Etapa 8: Montagem e acabamento do relógio

Eu deslizo as engrenagens nos eixos e as coloco em suas ranhuras. Coloque a face sobre os eixos e prenda-a com os pinos de 1/4 ". A engrenagem e as alavancas de escape ficam na parte de trás com o pêndulo. Criei 2 barras quadradas na parte de trás para pendurá-lo na parede. Estas são levantadas longe a parte de trás do relógio usando pinos de 1/4 "e permitir um local para prender o pêndulo.

Bem, aqui estão algumas fotos do relógio montado. Preciso lixar um pouco aqui e ali, adicionar acabamento e números, mas está acabado na maior parte. Como este era meu primeiro relógio, não compliquei muito e deixei o ponteiro das horas e dos minutos em eixos separados. Para combiná-los, como na maioria dos relógios, haveria mais engrenagens e eixos que deslizam uns sobre os outros. Existem algumas coisas que pretendo melhorar. O primeiro é o visual. Eu sei que não é o relógio mais atraente, mas eu estava mais focado na função. Substituir a placa frontal por Plexiglas é uma ideia. As engrenagens estão ótimas e eu gostaria de exibi-las mais. Outra coisa que gostaria de melhorar são minhas habilidades com serras pergaminhos. Cortei MUITAS engrenagens que chegaram à caixa de gravetos.

Etapa 9: Reflexões e referências finais

Sempre gosto de iniciar projetos que exijam que eu faça pesquisas e aprenda novas ou melhore minhas habilidades e habilidades. Eu bati em várias áreas com esses projetos. Quando vi meu primeiro relógio de madeira anos atrás. Nunca percebi que quando comecei a criar um, aprenderia muito sobre como eles funcionam. Agora vejo relógios de uma nova perspectiva. Agora começo a procurar o escape, e sigo as marchas. Como disse, aprendi muito e queria compartilhar os locais de onde tirei algumas ideias. Eu acho que eles me ajudaram, e eles podem ser capazes de ajudar outras pessoas. Gary's Wooden Clocks - um site muito útil com vários designs legais enviados por várias pessoas. How Stuff Works - uma visão geral decente das partes de um Pendulum ClockNick Carter - uma instrução detalhada sobre como desenhar engrenagens em um programa CAD. O bom é que não é específico para nenhum programa. É genérico o suficiente para que qualquer programa CAD funcione. E, finalmente, trabalhar com engrenagens não estaria completo sem usar a 24ª edição do Handbook do dândi. Esta é a fonte de minhas fórmulas e cálculos.