Ho avuto modo di toccare con mano un’infinità di ingranaggi, ed oggi voglio portarvi con me in questo mondo dalle minuscole tolleranze (nell’ordine del centesimo e del micron) applicate nel motorsport.
Iniziamo dalla definizione di ingranaggio: un meccanismo volto a trasmettere un momento meccanico. Ne distinguiamo di cilindrici dritti ed elicoidali, sono quelle che tratteremo nell’articolo, ma anche conici, a loro volta dritti ed elicoidali.
Meno usate sono la vite ad evolvente, gli sghembi, i sistemi epicicloidali e gli ingranaggi a doppia elica (cuspide) che identificano il logo Citroen.
Il materiale è di vitale importanza e varia in base al campo di applicazione. Per le competizioni le caratteristiche principali sono la resistenza ad usura, a fatica ed idoneità a trattamenti termici (lavorazione fondamentale). Comunque si prediligono gli acciai al Nichel Cromo Molibdeno.
Una delle caratteristiche principali è il rapporto di tramissione (di seguito le formule per i più curiosi).
L’apice 1 è riferito alla ruota conduttrice e l’apice 2 alla ruota condotta, z il numero di denti della ruota, m il modulo, d il diametro primitivo, ω la velocità angolare.
Le caratteristiche principali di un ingranaggio sono le seguenti, ringrazio il mio prof. di costruzione di macchine.
DRITTI VS ELICOIDALI
Perchè le auto stradali hanno il cambio a denti elicoidali, mentre quelle da corsa a denti dritti?
A parità di diametro gli ingranaggi elicoidali presentano più denti di quelli dritti, quindi le forze si distribuiscono in modo più equo sulla dentatura e la durata è superiore. La porzione di contatto influenza l’attrito, che è maggiore tanto più grande è la superficie.
In ambito racing si prediligono quelli dritti che trasmettono tutta la coppia radialmente, mentre l’elicoidale possiede anche una componente assiale che viene “persa” ed assorbita da un cuscinetto montato sull’albero.
ll sound ovviamente è diverso, gli elicoidali sono molto più silenziosi ma anche più costosi, proprio per questo è preferibile usarli in ambito stradale.
Vi allego qui il video della BMW 320 del campionato turismo tedesco, il “suono” a massimi regimi diventa quasi insopportabile.
Come accennato nell’introduzione, le tolleranze di montaggio e ingranamento devono rispettare requisiti molto severi, nell’ordine dei micron.
La rettifica è un’operazione indispensabile per accoppiamenti così precisi. Nello specifico quella dei denti e la super finitura (o lappatura) sono operazioni volte a diminuire la rugosità del dente e quindi la dispersione di energia.
Un esempio pratico, per capire, potrebbe essere un globulo rosso che ha una lunghezza di 8 µm o un capello tra i 65 e i 78 µm.
L’ultimo argomento da trattare è l’usura e la rottura degli ingranaggi, la pressione di contatto è il fattore da dimensionare adeguatamente per evitare il pitting.
Sono disponibile per eventuali domande o curiosità, vi aspetto nel prossimo articolo tecnico.