Perché gli ingranaggi fanno rumore? Credo che questo sia uno degli argomenti tecnici più discussi in meccanica. Ci tengo pertanto a precisare che questo post non vuole essere un trattato tecnico teorico, ma solo una linea informativa generica riferita al nostro campo specifico, vale a dire quello dei motoriduttori di piccolissime dimensioni.
Parto da una premessa. Il rumore, come percepito dall’orecchio umano, è soggettivo e noi siamo portati a tollerare meglio le frequenze basse rispetto a quelle alte; quindi il valore assoluto in decibel rilevato da uno strumento – come in questo caso il fonometro – non è determinante, ma solo indicativo.
Le cause di rumorosità di una trasmissione a ingranaggi possono essere raggruppate in sei macrocategorie:
– errori di costruzione degli ingranaggi (grado di qualità non appropriato)
– vibrazioni trasmesse
– rigidità torsionale degli assi e dell’housing
risonanza dell’housing
– collocazione del riduttore
– errata lubrificazione
Da questo breve elenco si può già dedurre che non è corretto attribuire la natura del rumore unicamente agli ingranaggi, perché considerati le uniche parti in movimento. Come dicevamo pertanto la scorsa settimana, l’associazione rumore elevato = ingranaggi errati è una valutazione superficiale anche se spontanea.
Come detto mercoledì scorso, inoltre, vien da sé che, se l’applicazione è sensibile al rumore, è assolutamente necessario assegnare alle dentature degli ingranaggi in questione un grado di qualità appropriato, basato sulle normative vigenti. Purtroppo però accade spesso di imbattersi in disegni che non menzionano né il grado di qualità richiesto, né la relativa norma di riferimento; una situazione che può dipendere da una scarsa conoscenza in materia da parte di chi ha eseguito il disegno, oppure da una carenza di esperienza specifica del progettista stesso che, nell’incertezza di richiedere ingranaggi troppo precisi e quindi costosi oppure troppo imprecisi e quindi non idonei, opta per omettere tale informazione, lasciando in bianco il cartiglio.
Meglio quindi affidarsi a persone con esperienza e competenze specifiche sulla progettazione delle dentature: il profilo teorico degli ingranaggi non va quasi mai bene e spesso è necessario passare attraverso prove funzionali e “aggiustare” man mano il tiro in fase prototipale.
I motoriduttori di piccole e piccolissime dimensioni tipiche della nostra attività sono azionati da micromotori a bassa tensione che, per loro natura, hanno velocità di rotazione molto elevate e, se non perfettamente bilanciati, già di per sé generano rumore e vibrazioni trasmettendole all’housing e agli ingranaggi attraverso l’ingranaggio fissato sul motore stesso. Di logica quindi anche la scelta tecnica del motore ha una notevole importanza.
Rigidità e risonanza dell’housing dipendono principalmente da come è stato progettato, dai materiali utilizzati e dalla precisione costruttiva.
Non deve inoltre essere trascurata la collocazione: un riduttore di buona fattura e discretamente silenzioso potrebbe dare spiacevoli sorprese se assemblato, ad esempio, all’interno di un mobile o di un armadio (quindi con cassa vuota di legno) per l’azionamento elettrico di una porta, un cassetto o altro.
Anche la lubrificazione, infine, ha la sua importanza. Nel riduttore infatti avremo ingranaggi a velocità elevata e bassa coppia (in prossimità del motore elettrico) e ingranaggi a bassa velocità e alta coppia (in prossimità dell’albero di uscita). Il che già presuppone una “mediazione” delle caratteristiche del prodotto, a cui dobbiamo sommare la tipologia di ingranamento (ad esempio ingranaggi cilindrici hanno esigenze diverse da viti senza fine), il genere di materiali costruttivi usati e le diverse caratteristiche dell’applicazione stessa, quindi temperature di utilizzo, tempo di funzionamento, durata, e così via.
Oggi esistono lubrificanti per tutte le applicazioni e non è raro vedere nei riduttori quantità eccessive e inutili di tali sostanze. Meglio, a mio avviso, investire su un prodotto di alta qualità e su un sistema di dosatura appropriato, che consenta di utilizzarne la quantità minima necessaria piuttosto che “abbondare” con un prodotto generico a basso costo.
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