Questo articolo spiega cosa sono gli ingranaggi a catena e a cosa servono. Scoprirai quindi come calcolare il rapporto di trasmissione degli ingranaggi a catena, i vantaggi e gli svantaggi di questa tipologia di ingranaggi ed, infine, le loro applicazioni.
Cosa sono gli ingranaggi a catena?
Gli ingranaggi a catena sono un tipo di ingranaggio in cui il movimento rotatorio viene trasmesso da una catena. Cioè, gli ingranaggi a catena sono due ruote dentate con assi paralleli situate ad una certa distanza e collegate da una catena.
Ad esempio, il meccanismo di una bicicletta funziona con un sistema di ingranaggi a catena. Nello specifico, il meccanismo di trasmissione a catena della bicicletta serve a trasmettere il movimento circolare delle gambe alla ruota posteriore, che fa avanzare la bicicletta.
Pertanto, il funzionamento degli ingranaggi a catena è semplice, si tratta di trasmettere il movimento rotatorio da un pignone all’altro tramite una catena, invece di ingranare insieme i due pignoni.
Quando il pignone condotto gira, provoca un movimento nella catena che di conseguenza fa girare il pignone condotto. Pertanto, entrambi gli ingranaggi ruotano contemporaneamente nella stessa direzione, sebbene normalmente ruotino a velocità angolari diverse.
Rapporto di trasmissione con catena
Il rapporto di trasmissione del pignone della catena è il rapporto tra la velocità angolare dell’albero di uscita e la velocità angolare dell’albero di ingresso. Pertanto, il rapporto di trasmissione degli ingranaggi della catena è uguale alla velocità di uscita divisa per la velocità di ingresso.
Allo stesso modo, anche il rapporto di trasmissione di un sistema di trasmissione a catena può essere calcolato conoscendo il diametro di ciascuna ruota o il suo numero di denti. Perché il rapporto di trasmissione è equivalente al rapporto tra il diametro di ingresso e il diametro di uscita o, analogamente, al rapporto tra il numero di denti della ruota di ingresso e il numero di denti della ruota di uscita.
In breve, la formula per il rapporto di trasmissione dell’ingranaggio della catena è:
Oro:
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è il rapporto di trasmissione.
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è la velocità angolare della ruota di input.
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è la velocità angolare della ruota di uscita.
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è il numero di denti dell’ingranaggio di ingresso.
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è il numero di denti dell’ingranaggio di uscita.
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è il diametro della ruota di input.
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è il diametro della ruota di uscita.
Infine, se trascuriamo le perdite di energia nella trasmissione del moto circolare, anche il rapporto di trasmissione è equivalente al momento in ingresso (M 1 ) diviso per il momento in uscita (M 2 ).
In base al valore del rapporto di trasmissione possiamo dedurre di che tipo di pignoni catena si tratta:
- i>1 : Se il rapporto di trasmissione è maggiore di 1, significa che la velocità angolare in uscita è maggiore della velocità angolare in ingresso. Pertanto, il numero di denti e il diametro dell’ingranaggio di uscita sono inferiori al numero di denti e al diametro dell’ingranaggio di ingresso.
- i<1 : se il rapporto di trasmissione è inferiore a 1 significa che la velocità angolare in uscita è inferiore alla velocità angolare in ingresso. Pertanto, il numero di denti e il diametro dell’ingranaggio di uscita sono maggiori del numero di denti e del diametro dell’ingranaggio di ingresso.
- i=1 : se il rapporto di trasmissione è uguale a 1, ciò implica che la velocità angolare in uscita è equivalente alla velocità angolare in ingresso. Pertanto il numero di denti e il diametro delle due ruote sono identici.
Vantaggi e svantaggi degli ingranaggi a catena
Vantaggi degli ingranaggi a catena:
- Gli ingranaggi a catena sono molto utili per trasmettere grandi potenze perché non può esserci slittamento tra la catena e gli ingranaggi.
- Permettono di trasmettere un movimento rotatorio tra due ruote separate.
- La catena non dovrebbe essere tesa come le cinture, il che significa che avrai meno guasti.
- Rispetto ad altri tipi di ingranaggi, gli ingranaggi a catena hanno prestazioni meccaniche più elevate.
Svantaggi degli ingranaggi a catena :
- Gli ingranaggi a catena producono più rumore rispetto ad altri tipi di ingranaggi.
- Gli ingranaggi a catena non possono invertire il senso di rotazione.
- Gli assi degli ingranaggi della catena devono essere paralleli.
- È un sistema di trasmissione che necessita di una buona lubrificazione per funzionare correttamente.
- Se per qualsiasi motivo l’ingranaggio condotto smette di ruotare, anche l’ingranaggio conduttore si fermerà, provocando danni.
- Gli ingranaggi a catena sono meccanismi di trasmissione costosi rispetto ad altri tipi di ingranaggi.