Roda dentada ou engrenagem é o nome dado ao objeto geralmente circular ou cilíndrico, cujas extremidades estão cortadas em seções, em forma de "dentes", e são projetadas com a finalidade de compor um sistema que produz movimento. A tradição atribui a criação da roda dentada a Arquimedes de Siracusa (287 a.C. – 212 a.C.). Um dos tipos mais primitivos de engrenagens que se tem notícia é uma roda com cavilhas de madeira.
Engrenagens. Foto: nikkytok / Shutterstock.com
A roda dentada é usada em inúmeros dispositivos mecânicos, realizando vários trabalhos importantes, em especial em equipamentos motorizados, no câmbio de marchas do carro comum. Um motor girando muito rápido pode fornecer energia suficiente para o conjunto, mas não torque suficiente. Com uma modificação ou redução da engrenagem, a velocidade pode ser regulada. Frequentemente várias engrenagens são utilizadas ao mesmo tempo para criar reduções de transmissão maiores.
Em qualquer roda dentada, a proporção é determinada pelas distâncias a partir do centro da engrenagem até o ponto de contato. O problema comum a todas as engrenagens é a mudança do ponto de contato dos dentes à medida que os componentes da engrenagem são postos em movimento. Isto reflete em significantes variações da relação de transmissão, o que significa que a velocidade do conjunto irá variar.
Para resolver este problema, muitas engrenagens modernas usam um desenho de dente especial, chamado de evolvente, levemente curvo em cada lateral. Esta configuração tem uma propriedade muito importante de manter uma relação de velocidade constante entre as duas engrenagens. Nela, o contato move-se do ponto, mas a forma do dente de engrenagem evolvente compensa as diferenças.
Há uma grande variedade de rodas dentadas. Em qualquer caso, o tamanho da engrenagem a ser utilizada é determinada pelas distâncias a partir do centro desta até ao ponto de contato. Um exemplo é a engrenagem helicoidal, onde os dentes são cortados em ângulo com a face da roda dentada. Quando dois dentes em um sistema de engrenagem helicoidal se tocam, o contato é iniciado em uma das extremidades do dente e gradualmente se espalha como as engrenagens de rotação, até que os dois dentes estejam em engate completo. Outro tipo de destaque são as engrenagens cônicas, úteis quando o sentido de rotação de um veio necessita de ser alterada. Elas são geralmente montadas em veios de 90 graus, mas podem ser concebidas para funcionar em ângulos diferentes. Há ainda a engrenagem de cremalheira, usada para converter a rotação em movimento linear. Um exemplo perfeito disso é o sistema de direção em muitos carros, onde o volante gira uma engrenagem que envolve o conjunto. Como a engrenagem gira, desliza o conjunto ou para a direita ou esquerda, dependendo da maneira que você gire o volante.
Bibliografia:
NICE, Karim. How Gears Work (em inglês). Disponível em: <http://science.howstuffworks.com/transport/engines-equipment/gear1.htm>. Acesso em: 30 set. 2012.