I fattori che influenzano la resistenza a flessione del dente di un ingranaggio

gear tooth bending stresses

La progettazione moderna dell’ingranaggio (ruote dentate) deve considerare differenti fattori che possono avere un notevole impatto oltre a quelli inclusi della formula di Lewis; come:

  1. Velocità periferica: La velocità periferica dell’ingranaggio è direttamente proporzionale all’intensità dell’urto fra i denti che vengono a contatto; maggiore è la velocità e maggiore è l’intensità dell’urto. Questo avviene a causa dell’impossibilità di progettare un profilo del dente preciso a seguito delle deformazioni.
  2. Precisione di lavorazione: Questo influenza notevolmente il carico nel momento di contatto dei denti. Inoltre, determina se i denti distribuiscono il carico quando sono a contatto.
  3. Grado di ricoprimento: per ingranaggi con 1<G<2, il carico trasmesso è diviso tra due coppie di denti ogni qualvolta inizia il contatto. È importante sottolineare che esistono due condizioni di carico:
    • Frazione del carico all’estremità del dente
    • Intero carico nel punto di fine contatto
  4. Concentrazione delle tensioni alla base del dente
  5. L’entità delle forze impulsive
  6. Precisione e rigidezza del montaggio
  7. Momento inerzia ingranaggi ed elementi connessi: l’ingranaggio tende ad accelerare e decelerare per brevi intervalli a causa di errori sulla dentatura. Con momenti di inerzia grandi, i vari elementi rotanti tendono a resistere all’accelerazione provocando sovraccarico sui denti. È possibile ridurre l’effetto di inerzia dannoso grazie a collegamento elastico tra gli ingranaggi.   

Inoltre, la problematica della fatica a flessione del dente ha bisogno della valutazione dei seguenti punti:

  • Tensioni pulsanti nel raccordo di piede del dente
  • Resistenza a fatica del materiale

I calcoli di resistenza a fatica si basano sull’assunzione che la resistenza a fatica del dente abbia una distribuzione normale con la deviazione standard di circa 8% del limite di fatica nominale.