Siccome l’accurata descrizione di un ingranaggio è fondamentale ai fini della buona riuscita di un progetto, mi piacerebbe – con questo post – provare a dare qualche consiglio a tutti coloro che decideranno di occuparsi personalmente della definizione di questi componenti.
Intanto va premesso che un valido aiuto viene offerto da alcuni software che hanno proprio la funzione di supportare gli utenti nella progettazione, analisi e definizione della geometria degli ingranaggi, consentendo loro di fare precisi riferimenti alle norme ISO e AGMA, utilizzare utensili da taglio standard, definire e valutare lo spessore del dente e valutare l’accoppiamento delle ruote dentate utilizzando le analisi di fatica più comuni (come la AGMA 2101 o la ISO 6336).
Questi software sono svariati e si distinguono in termini di prezzo e di complessità. In ogni caso, comunque, richiedono una buona conoscenza dell’argomento (un aiuto in questa direzione viene offerto dal programma di formazione AGMA)
Ma passiamo ora alla definizione vera e propria di questi componenti.
Una descrizione precisa e completa di un ingranaggio richiede la conoscenza approfondita della loro geometria, dei metodi produttivi, delle metodologie di controllo, dei materiali e delle esigenze funzionali dell’applicazione per cui vengono utilizzati. Rob Frazner – senior engeneer presso il Gear Technology Centre dell’Universita di Newcastle (Regno Unito) – ha elencato per la testata Power Transmission Engineering una lista dettagliata di tutti gli elementi che è doveroso inserire in una descrizione.
1. La macro geometria nominale di base. Vale a dire: modulo, numero dei denti, angolo d’elica, diametro esterno, diametro di base, larghezza della fascia, coefficiente di correzione. La norma ISO 21771 fornisce metodi di calcolo per questi parametri.
2. La descrizione delle correzioni micro geometriche al fianco del dente (smusso di testa, angolo d’elica frontale) su ingranaggi che stanno trasmettendo potenza particolarmente significativa oppure che devono rispondere a particolari caratteristiche di rumorosità o di vibrazione.
3. Dati dell’utensile da taglio. Ovvero: profondità, angolo di pressione, raggio di taglio dell’utensile usato per il taglio della porzione di base del dente, tolleranze di rettifica o di gioco. Le norme AGMA 1003 e 1006 forniscono informazioni inerenti le proporzioni dei denti per ingranaggi con passo fine e/o prodotti in materiale plastico.
4. I dati che caratterizzano il dente contraddistinguono anche le relative tolleranze dello spessore, al fine di assicurare i giusti giochi in fase di realizzazione e di montaggio dell’ingranaggio. Normalmente si usa definire lo spessore circolare del dente in maniera indiretta perché misurare la lunghezza di un arco di cerchio risulterebbe troppo difficoltoso. Le norme a cui si fa riferimento sono la ISO 21771 per il calcolo degli spessori del dente, e l’AGMA 2002 per le tolleranze degli spessori del dente. Non esistono però norme ISO che definiscano direttamente gli spessori del dente e le relative tolleranze.
5. Le specifiche relative all’accuratezza della geometria degli ingranaggi. Esse vengono definite dalle norme di classificazione di tolleranza standard ISO o AGMA e a questo proposito vengono utilizzate due metodologie, che richiedono però uno specifico approfondimento, a cui mi piacerebbe dedicare uno dei prossimi post.
6. Le specifiche del materiale. Vale a dire non solo la tipologia del materiale, ma anche l’intervallo dei valori di durezza superficiale richiesta e la relativa profondità
7. Gli assi di riferimento utilizzati per calcolare la geometria dell’ingranaggio, nonché la predisposizione e il tipo di alloggiamento previsti quando gli ingranaggi saranno al lavoro.
