Gioco e accoppiamenti negli ingranaggi in tecnopolimero
Il gioco dentale non è un difetto di lavorazione. È un parametro di progetto, e nei tecnopolimeri va calcolato con più attenzione che nell'acciaio: la dilatazione termica e l'assorbimento di umidità cambiano le dimensioni del dente in esercizio, non solo in officina.
Gioco dentale: definizione e funzione
Il gioco dentale (o backlash, il gioco tra i fianchi dei denti misurato sul cerchio primitivo) è la differenza tra lo spessore del vano e lo spessore del dente. Nella trasmissione ideale il gioco è zero, ma nella realtà è sempre presente e necessario. Serve per compensare gli errori di passo, le deformazioni elastiche, la dilatazione termica e, nel caso dei tecnopolimeri, l'assorbimento di umidità.
Un gioco insufficiente porta a bloccaggio o usura accelerata per interferenza. Un gioco eccessivo aumenta il rumore d'impatto e il gioco angolare della trasmissione. Non esiste un valore universale: va calcolato per ogni coppia materiale-temperatura.
Il problema della dilatazione termica
Il coefficiente di dilatazione termica del POM-C è circa 110 × 10⁻⁶ /K, quasi 10 volte quello dell'acciaio. Su un ingranaggio con modulo 2 e 30 denti (diametro primitivo 60 mm), una variazione di temperatura di 40°C provoca una variazione del diametro di circa 0,26 mm.
Il gioco di montaggio deve quindi tenere conto non solo della tolleranza dimensionale del profilo, ma anche dell'escursione termica prevista in esercizio.
Se il pignone è in POM-C e la ruota in acciaio, la dilatazione differenziale è massima. In queste configurazioni, calcola il gioco iniziale nelle condizioni di temperatura più sfavorevole prima di decidere le tolleranze sul profilo.
Lo stesso ragionamento si applica al PA6: l'assorbimento di umidità produce una variazione dimensionale aggiuntiva rispetto alla sola dilatazione termica. PA6, POM-C e PK rispondono a logiche applicative diverse. Il PA6 offre la resistenza meccanica più alta tra i tre e un ottimo rapporto costo/prestazioni; in ambienti umidi richiede di includere nel calcolo del gioco anche la variazione dimensionale da assorbimento, un parametro che si gestisce in fase di progetto. Il POM-C è preferibile quando la stabilità dimensionale è prioritaria e i carichi sono moderati. Il PK è la scelta per ambienti chimicamente aggressivi o quando si vuole ridurre al minimo la manutenzione.
Misura pratica del gioco
Il metodo più semplice per verificare il gioco su una coppia montata è il metodo del piombo (o cera): interponi un filo di piombo deformabile tra i denti durante una rotazione completa, poi misura lo spessore schiacciato con un micrometro.
Per ingranaggi piccoli (modulo inferiore a 2), usa l'indicatore centesimale con blocco di un ingranaggio e oscillazione dell'altro.
Attenzione agli interassi fissi
Quando l'interasse è imposto dalla struttura (ad esempio fori già presenti in lamiera) e non è regolabile, il gioco dipende esclusivamente dalla combinazione di tolleranze sul profilo e sui diametri.
In questo caso specifica le tolleranze sul profilo evolvente secondo le classi ISO 1328 e verifica il gioco minimo nelle condizioni di temperatura e umidità più sfavorevoli.
Nella nostra esperienza, la maggior parte dei blocchi su coppie in tecnopolimero con interasse fisso si verifica nelle prime ore di funzionamento a caldo: il gioco era stato verificato a freddo, ma non nelle condizioni reali di esercizio.
Se la tua applicazione prevede escursioni termiche elevate, materiali misti o interassi non modificabili, scrivi all'ufficio tecnico: calcoliamo noi la configurazione di gioco più adatta.