Uno de los problemas principales de la Ingeniería Mecánica
es la transmisión de movimiento, entre un conjunto motor y máquinas
conducidas. Desde épocas muy remotas se han utilizado cuerdas y elementos fabricados de
madera para solucionar los problemas de transporte, impulsión, elevación y
movimiento. El inventor de los engranajes en
todas sus formas fue Leonardo da Vinci, quien a su muerte en la Francia de 1519, dejó
para nosotros sus valiosos dibujos y esquemas de muchas de los mecanismos que hoy
utilizamos diariamente.
La forma más básica de un engrane es una pareja de
ruedas, una de ellas provistas de barras cilíndricas y la otra formada por dos ruedas
unidas por barras cilíndricas.
En la
figura se aprecia un mecanismo para repeler ataques enemigos, consiste de aspas al nivel
del techo movidas por un eje vertical, unido a un "engranaje" , el movimiento lo
producen soldados que giran una rueda a nivel del piso y provocando que los enemigos que
han alcanzado el techo sean expulsados. En este mecanismo se muestra la transmisión entre
dos ejes paralelos, uno de ellos es el eje motor y el otro el eje conducido.
Leonardo se dedica mucho a la creación de máquinas de
guerra para la defensa y el ataque, sus materiales son madera, hierro y cuerdas las
que se elaboran en forma rudimentaria, pero sus esquemas e invenciones trascienden el
tiempo y nos enseñan las múltiples alternativas que nos brindan mecanismos básicos de
palancas, engranes y poleas unidas entre si en una máquina cuyo diseño geométrico es
notable.
En la segunda figura se
puede apreciar la transmisión trasera para un carro, el eje vertical mueve el
"engrane" que impulsa las ruedas hacia adelante o atrás. En este mecanismo los
ejes están perpendiculares entre sí.
Se
puede deducir que la posición entre los ejes es de gran importancia al diseñar la
transmisión. Las situaciones son principalmente tres: ejes paralelos, ejes que se cortan
y ejes que se cruzan. Un ejemplo de esta última situación se aprecia en la figura, en
donde una manivela mueve un elemento que llamaremos tornillo sin fin el que a su vez mueve
la rueda unida a él. En este caso, el mecanismo se utiliza como tecle para subir un
balde. Los ejes se encuentran en una posición ortogonal, o sea, se cruzan a 90
grados.
Los
engranes propiamente tales son ruedas provistas de dientes que posibilitan que dos de
ellas se conecten entre sí. Leonardo nos entrega el siguiente esquema en donde se indican
los tres diámetros que definen el tamaño del diente.
CLASIFICACION
Los engranes se clasifican en tres grupos :
- Engranajes Cilíndricos (para ejes paralelos y que se
cruzan)
- Engranajes Cónicos (para ejes que se cortan y que se
cruzan)
- Tornillo sin fin y rueda helicoidal (para ejes ortogonales)
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