Trasmissione del moto rotatorio

Ruote di frizione

La trasmissione della potenza nelle ruote di frizione avviene in virtù della forza di attrito tra le superfici cilindriche accoppiate. Infatti, soltanto le forze di attrito, parallele alla superficie, hanno momento apprezzabile rispetto agli assi di rotazione. Lo svilupparsi di efficaci forza di attrito richiede che le ruote di frizione siano adeguatamente compresse l'una contro l'altra. La compressione fra le due ruote è data dalla tensione di una molla precaricata, ovvero la compressione è unicamente caratteristica del sistema elastico e non dipende dall'entità della coppia trasmessa.

Perciò occorre considerare due principali fenomeni:

• Attrito volvente: causa lo spostamento del punto di applicazione della forza assiale della molla dal lato opposto al movimento.
• Attrito di strisciamento: consente di evitare moto relativo in corrispondenza del punto di accoppiamento, la reazione vincolare si inclina sempre restando dentro il cono di attrito.

Ovviamente, la massima coppia trasmissibile è data dalla compressione, o coppia resistente. Il grosso svantaggio è che al diminuire della coppia, la compressione rimane costante, quindi vi sono diverse cause di dissipazione che portano a riduzione del rendimento. Per aumentare la coppia trasmissibile bisognerà aumentare la forza di contatto con conseguente aumento dei carichi sui cuscinetti e sulle ruote. Per aumentare le forze trasmesse si passerà da un accoppiamento di forza a un accoppiamento di forma.

Ruote dentate

Organi di trasmissione atti a trasmettere alte e medie potenze tra alberi paralleli, concorrenti o sghembi (assi ortogonali) con rapporto di trasmissione fisso o variabile, in modo discontinuo o ciclico. Il dente, generalmente, viene dimensionato in base al modulo (dimensionamento modulare) essendo che non include numeri irrazionali [m = dp/z].

Si dice passo la distanza tra due profili analoghi consecutivi, misurata lungo la primitiva e legato al modulo. Il diametro primitivo (dp) allora è quello corrispondente alla ruota di frizione fittizia atta a trasmettere il moto con lo stesso rapporto di trasmissione. Durante la presa, il moto è diretto lungo la linea di ingranamento, luogo dei punti di contatto in presa dei denti. L'arco descritto durante l'ingrandimento della coppia di ruote è suddivisibile in arco di accesso e arco di recesso, ciò ne decreta il rapporto di contatto.

Il rapporto di trasmissione (i) è costante così la normale ai profili dei denti nel loro punto di contatto passa per il punto di tangenza alla primitiva. I profili più comuni sono cicloidale, evolvente di cerchio e elicoidale. Il profilo cicloidale è ottenuto facendo rotolare una circonferenza sul cerchio di base. La sezione del dente è ottenuta con due archi di profili cicloidali raccordati in testa da un arco di cerchio. Cioè, la testa di un dente è coniugata con la base di un altro e viceversa. I denti strisciano l'uno sull'altro, ne consegue gran rumorosità.

Il profilo a evolvente di cerchio è generato facendo rotolare una retta sulle circonferenze deferenti. Un gran vantaggio della profilatura a evolvente consiste nella possibilità di realizzare i denti con taglio per inviluppo, mediante cremagliera, con un movimento tra utensile e ruota simile a quello dell'ingranaggio.

Se le ruote vengono montate con interasse maggiore (purché vi sia contatto), le circonferenze di base si allontaneranno modificandone i punti di tangenza. Le forze scambiate tra i denti sono dirette lungo la retta di azione. Quanto maggiore si vuole la larghezza della dentatura tanto più accurata deve essere la costruzione perché piccoli difetti di montaggio determinano un funzionamento la cui irregolarità è tanto più accentuata quanto maggiore è la larghezza della ruota. Quasi tutte le ruote dentate attualmente utilizzate presentano dei profili a evolvente di cerchio.

Profilo elicoidale

Il profilo elicoidale presenta notevole gradualità del movimento dato che all'entrata in presa di ciascun dente dapprima concentra il contatto, poi lo estende in tutta l'elica. Fa sì che gli urti provocati dalle imperfezioni di costruzione siano notevolmente attutiti. La velocità di rotazione risulta maggiore dei denti dritti con rumorosità inferiore. Il passo dell'elica si può immaginare distendendo la ruota sul piano, la lunghezza di un giro completo dell’elica è il passo.

Le ruote elicoidali hanno dentatura costruita secondo generatrici aventi forme di eliche cilindriche con angoli d'inclinazione. Il principale vantaggio è l'aumento dell'arco d'azione quindi la diminuzione del numero minimo di denti.