Foi Arquimedes (Grécia, 287 a 212 a.C.) quem declarou que “se lhe fornecessem um ponto de apoio, ele ergueria o mundo usando uma alavanca”. A alavanca se baseia no princípio do torque, ou seja, do binário. É nesse princípio que também se baseia o funcionamento das engrenagens.
Embora existam notícias de aplicações de engrenagens de madeira na China do século III a.C., as Engrenagens de dentes retos foram descritas por Leonardo da Vinci entre os séculos XV e XVI, mas a maioria das concepções dele nunca saíram do papel, por falta de tecnologia.
Em 1908, o engenheiro suíço Max Maag desenvolveu o projeto moderno das engrenagens, mas as primeiras cortadoras de dentes da Europa foram lançadas somente em 1930.
Esse tipo de máquina, denominado MAAG, homenageando o projetista, foi o auxiliar para o primeiro Fabricante de engrenagens, e aos concorrentes que sobrevieram na sequência.
Saiba mais sobre o Par
Um tipo de transmissão é proporcionado pelo par engrenagem e rosca sem fim, que é de fato uma espiral metálica, podendo girar indefinidamente, sendo que os limites do sistema ficam situados na engrenagem.
A grande vantagem desse esquema é a impossibilidade do retrocesso: não se pode fazer o sem-fim retroceder aplicando torque na engrenagem.
Outros tipos de engrenagens têm sido desenvolvidos a partir dessas. Segue lista completa:
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Retas;
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Helicoidais;
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Cônicas;
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Sem-fim;
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Cremalheiras;
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Hipoides.
As engrenagens retas são usadas há séculos na fabricação de relógios, são de fato as mais comumente conhecidas, gerando torque para mover ponteiros de horas, minutos e segundos, mais recentemente movendo indicação de dias da semana e data no mês.
As engrenagens cilíndricas helicoidais se caracterizam pelo funcionamento silencioso, pois o engate entre dentes é progressivo; o que também reduz a capacidade de transmitir força, uma vez que, momentaneamente, o apoio entre dentes fica limitado.
As engrenagens cônicas possibilitam transmissão em ângulo, geralmente 90°. O denteado pode ser reto, mas, de imediato, são mais silenciosas que as engrenagens cilíndricas.
Existem as engrenagens cônicas com denteado helicoidal, caracterizadas por proporcionar alta eficiência para o Redutor de engrenagens helicoidais.
De fato, são recursos que viabilizam a redução do volume das transmissões, sem mencionar o peso do aço e do lubrificante, tornando as partidas e as paradas mais ágeis, e reduzindo o consumo de energia.
Cremalheiras
O conceito tem a ver com uma engrenagem em formato retilíneo, cujo deslocamento, seja linear, seja rotativo, produza a rotação de uma engrenagem redonda (ou um setor de engrenagem), possibilitando transferir, por exemplo, a rotação de um volante, em giro de rodas ou de flaps de aviões, para citar apenas duas alternativas de aplicação.
Em si, a cremalheira e o setor formam, igualmente, uma caixa de engrenagem, a ser isolada e lubrificada.
Hipoides
São casos especiais de engrenagens cônicas, cujos eixos podem se situar em planos paralelos, não necessariamente coplanares.
O conjunto viabiliza reduções em proporções variando entre 3:1 e 10:1, o que viabiliza construção compacta, porém com eficiência bastante reduzida e demandando lubrificação especial.
Como acontece a Fabricação de engrenagens?
Como não poderia deixar de ser, as engrenagens modernas passam pela fresagem. Assim, a usinagem de engrenagens passa por processos denominados CAM (do inglês, Fabricação Assistida via Computador).
Trata-se, de fato, de programas destinados a computadores dedicados a usinagem, que interfaceiam diretamente com acionamentos de ferramentas.
Os programas para o CAM nascem em computadores de propósitos gerais, que executam programas de projeto, denominados CAD (do inglês, Desenvolvimento Assistido via Computador): nesse ambiente, o projetista define que aspecto ele espera que o componente tenha, sua interação com outros componentes, a composição (material) desse componente, o aspecto inicial da matéria-prima, e as operações necessárias para que o componentes atinja o aspecto final.
Eventualmente, o CAD pode incluir instruções como tratamento térmico, o que pode resultar em recozimento ou têmpera.
O recozimento é necessário quando o processo gerador da matéria-prima, ou mesmo a usinagem coordenada pelo CAM, criar tensões mecânicas no componente, o que pode fragilizá-lo ao ponto de impactos pequenos poderem fraturá-lo; com o recozimento, as moléculas do metal se rearranjam, reduzindo as tensões e a fragilidade do componente.
Já a têmpera visa criar endurecimento superficial, que possibilite melhor desempenho em aplicações especializadas. Um último detalhe pode ser acrescentado no que se refere à aplicação de tratamento galvânico.