Resistenza e durata: materiale, durezza, carichi e montaggio

Descrivere lo spettro di carico

Specificare coppia continua, picchi, avviamenti, inversioni e urti con la rispettiva durata. Un azionamento a 30 N·m e 300 giri/min, con picchi a 60 N·m e inversioni ogni dieci secondi, non si rappresenta con una sola coppia media. In 10.000 ore a 300 giri/min l’albero compie 180 milioni di giri; i cicli del singolo dente dipendono dall’effettivo schema di ingranamento e utilizzo.

La durezza non è una portata nominale

La durezza misura la resistenza a un’impronta locale. Resistenza e tenacità descrivono fenomeni diversi. Una superficie dura non compensa un cuore inadatto, uno strato insufficiente, inclusioni o danni di rettifica. Fatica a flessione al piede e pitting richiedono verifiche distinte; micropitting, grippaggio, usura e rottura da sovraccarico hanno ulteriori cause.

Trattamenti termici e conversione della durezza

La bonifica modifica le proprietà della sezione. La tempra a induzione indurisce zone selezionate: occorre controllare anche il piede. La cementazione seguita da tempra combina superficie dura e cuore tenace. La nitrurazione può contenere le deformazioni, ma richiede materiale e strato adeguati.

Durezza superficiale, durezza del cuore e profondità efficace sono requisiti separati. Il convertitore include HV, HBW e scale Rockwell; la tabella estesa aggiunge HRD, HR15N, HR30N, HR45N e Shore metallico HS. HS non equivale a Shore A o D per polimeri; HK e Leeb HL non sono disponibili.

Le due tabelle per acciai si usano separatamente, senza estrapolazione. L’interpolazione non migliora la precisione di misura. Strati sottili, rivestimenti, leghe non ferrose e plastiche richiedono prove adatte. ISO 18265 e SAE J417 non sostituiscono la verifica nella scala prescritta dal disegno.

Forze sulle ruote accoppiate

Per una coppia cilindrica esterna ideale: i = z₂/z₁, n₂ = n₁/i e T₂ = iT₁. Con coppia in N·m e diametro in mm, Fₜ = 2000T₁/d_w1 = 2000T₂/d_w2. Una maggiore coppia sulla ruota condotta non implica una forza di contatto maggiore.

Con angolo di pressione trasversale di funzionamento α_wt e β_w, Fᵣ = Fₜ tan α_wt e |Fₐ| = Fₜ tan |β_w|. In un riferimento comune le forze sono opposte. Il verso assiale dipende da elica e rotazione. Per le reazioni dei cuscinetti servono posizioni degli appoggi e geometria dell’albero. Il calcolo non include perdite, attrito o fattori dinamici e non è una verifica completa di resistenza; non va trasferito direttamente a ruote coniche o ipoidi.

Errori di assemblaggio e controlli

Disallineamento, flessione dell’albero e deformazione della carcassa possono concentrare il carico su un bordo. Una quota di montaggio errata sposta l’impronta della coppia conica: il solo gioco non dimostra un montaggio corretto.

Controllare eccentricità, accoppiamenti, spallamenti, spessori, precarico, quote di montaggio, gioco e impronta. Un precarico eccessivo produce calore; uno insufficiente può ridurre il controllo della posizione. Verificare anche contaminazione, lubrificazione e tenute. Registrare temperatura, rumore e vibrazioni sotto carico: una rotazione libera a mano non basta.

Applicare le norme in base all’obiettivo

ISO 6336, ANSI/AGMA 2101 e DIN 3990 riguardano ruote cilindriche; ISO 10300 e ANSI/AGMA 2003 riguardano applicazioni coniche. DIN 3990-5 e JIS B 1755 forniscono riferimenti per i materiali. Non mescolare liberamente coefficienti e tensioni ammissibili di metodi diversi.

DIN ISO 1328-1 e JIS B 1702-1 trattano precisione, non durata garantita. ANSI/AGMA 2008 e JIS B 1705 affrontano aspetti diversi di montaggio o gioco. JIS B 1759 riguarda ingranaggi in plastica. Verificare edizione e campo d’applicazione; le fonti pubbliche non sostituiscono i testi normativi autorizzati.

Riferimenti