Il passato e il presente degli ingranaggi spiegati in un articolo
Il passato e il presente degli ingranaggi spiegati in un articolo
Già nel 350 a.C. il famoso filosofo greco Aristotele documentò nei suoi scritti informazioni sugli ingranaggi. Intorno al 250 aC, il matematico Archimede spiegò nelle sue opere l'uso di una turbina a vite senza fine in una macchina di sollevamento. Resti di ingranaggi risalenti a tempi antichi sono conservati nelle rovine dell'orologio ad acqua di Ktesibios nell'attuale Iraq.
Anche gli ingranaggi hanno una lunga storia in Cina, con documenti che indicano il loro utilizzo già nel 400-200 aC. Gli ingranaggi in bronzo rinvenuti nello Shanxi, in Cina, risalenti a quel periodo, rappresentano gli ingranaggi più antichi conosciuti. Il carro di guida scoperto in antichi manufatti cinesi riflette il meccanismo centrale del dispositivo meccanico basato su sistemi di ingranaggi, mostrando i risultati ottenuti nella scienza e nella tecnologia antiche. Durante il Rinascimento italiano alla fine del XV secolo, l'eclettico Leonardo da Vinci lasciò un segno indelebile non solo nelle arti culturali ma anche nella storia della tecnologia degli ingranaggi. Oltre 500 anni dopo, gli ingranaggi conservano ancora i prototipi abbozzati in quell’epoca. Fu solo alla fine del XVII secolo che si cominciò a studiare il profilo corretto dei denti per la trasmissione del movimento. Dopo la Rivoluzione Industriale del XVIII secolo, la trasmissione ad ingranaggi divenne sempre più diffusa in Europa. Lo sviluppo si è concentrato inizialmente sugli ingranaggi ad evolvente e successivamente sugli ingranaggi elicoidali. All'inizio del XX secolo, gli ingranaggi elicoidali avevano acquisito una posizione dominante nelle applicazioni pratiche. Gli sviluppi successivi includevano ingranaggi elicoidali, ingranaggi ad arco circolare, ingranaggi conici e ingranaggi a spirale.
La moderna tecnologia degli ingranaggi ha raggiunto specifiche notevoli: moduli di ingranaggi che vanno da 0,004 a 100 millimetri, diametri degli ingranaggi da 1 millimetro a 150 metri, trasmissione di potenza fino a 100.000 kilowatt, velocità di rotazione fino a 100.000 giri al minuto e la massima velocità periferica che raggiunge i 300 metri al secondo.
A livello internazionale, i dispositivi di trasmissione di potenza si stanno evolvendo verso la miniaturizzazione, il funzionamento ad alta velocità e la standardizzazione. Alcune caratteristiche nella progettazione degli ingranaggi includono l'applicazione di ingranaggi speciali, lo sviluppo di dispositivi di ingranaggi planetari e la ricerca su meccanismi di ingranaggi a basse vibrazioni e a basso rumore.
Gli ingranaggi sono disponibili in vari tipi, comunemente classificati in base all'orientamento degli assi degli ingranaggi. Sono generalmente divisi in tre tipi: ingranaggi ad assi paralleli, ingranaggi ad assi intersecanti e ingranaggi ad assi non intersecanti.
Ingranaggi ad assi paralleli: questa categoria comprende ingranaggi cilindrici, ingranaggi elicoidali, ingranaggi interni, cremagliere e cremagliere elicoidali.
Ingranaggi ad assi intersecanti: gli esempi includono ingranaggi conici diritti, ingranaggi conici a spirale e ingranaggi conici a zero gradi.
Ingranaggi ad assi non intersecanti: questa categoria comprende ingranaggi elicoidali ad assi non intersecanti, ingranaggi a vite senza fine e ingranaggi quasi ipoidi. L'efficienza elencata nella tabella sopra rappresenta l'efficienza della trasmissione, escluse le perdite come quelle derivanti dai cuscinetti e dalla lubrificazione. Gli ingranaggi nelle coppie di ingranaggi ad assi paralleli e ad assi intersecanti generalmente comportano il rotolamento, con uno scorrimento relativo minimo, con conseguente elevata efficienza. Al contrario, gli ingranaggi ad assi non intersecanti, come gli ingranaggi elicoidali ad assi non intersecanti e gli ingranaggi a vite senza fine, si basano sullo scorrimento relativo per ottenere la trasmissione di potenza, portando ad un impatto significativo sull'efficienza, causando un declino rispetto ad altri ingranaggi. L'efficienza degli ingranaggi si riferisce all'efficienza della trasmissione in normali condizioni di assemblaggio. Se installato in modo errato, soprattutto in caso di distanze errate nei gruppi di ingranaggi conici che portano ad errori nel punto di intersezione dei coni, l'efficienza può diminuire significativamente.
