La lunghezza di una cinghia trapezoidale può essere specificata in diversi modi, inclusa la lunghezza esterna, la lunghezza effettiva e la lunghezza del passo (o riferimento). La lunghezza esterna viene misurata attorno al diametro esterno della cinghia senza tensione, ma è solo un’approssimazione e non è utile per il dimensionamento o la selezione. La lunghezza effettiva viene misurata al diametro esterno effettivo delle pulegge (pulegge), che è la posizione sulla puleggia dove viene misurata la larghezza superiore della scanalatura. In alternativa, la lunghezza primitiva viene misurata al diametro primitivo delle pulegge. Sia la lunghezza effettiva che la lunghezza primitiva vengono misurate con la cinghia tesa di una quantità specificata.
Lunghezza del passo rispetto alla lunghezza di Riferimento
I miglioramenti nella progettazione della cinghia hanno spostato il cavo di trazione in una posizione più alta nella sezione trasversale della cinghia.
Credito immagine: Gates Corporation
La lunghezza del passo è difficile da misurare direttamente, principalmente perché si basa sulla linea del passo del nastro. Secondo ISO 1081: 2013 , la linea primitiva è “qualsiasi linea circonferenziale che mantiene la stessa lunghezza quando la cinghia è piegata perpendicolarmente alla sua base”. In altre parole, la linea del passo è la linea interna al nastro che non cambia lunghezza quando il nastro è in uso . Il diametro formato sulla puleggia dalla linea primitiva della cinghia è il diametro primitivo della puleggia.
La linea del passo di una cinghia corrisponde tipicamente alla posizione del suo cavo di trazione interno. Ma i miglioramenti nella costruzione della cinghia hanno spostato il cavo di trazione in una posizione più alta nella cinghia. Ciò ha comportato modifiche alla lunghezza primitiva della cinghia e, a sua volta, al diametro primitivo della puleggia. (Questa modifica del design conferisce al cavo di trazione un braccio di momento più grande e più supporto al di sotto per trasmettere le forze alle pareti della puleggia.)
Al fine di accogliere i cambiamenti nella lunghezza primitiva della cinghia e quindi nel diametro primitivo della puleggia, è stato introdotto il sistema di riferimento. Per la maggior parte delle cinghie e delle pulegge, le dimensioni precedentemente denominate lunghezza primitiva (cinghie) e diametro primitivo (pulegge) sono ora denominate lunghezza di riferimento e diametro di riferimento. In termini di dimensioni della puleggia, il diametro primitivo è ora uguale al diametro esterno per la maggior parte delle pulegge standard. Il diametro di riferimento, tuttavia, è leggermente inferiore al diametro esterno. Questo è importante quando si calcola la lunghezza di una cinghia, perché la lunghezza di riferimento, che è la norma oggi per le misurazioni standard delle cinghie trapezoidali, si basa sul diametro di riferimento della puleggia. Al contrario, il calcolo della lunghezza primitiva precedentemente utilizzato era basato sul diametro primitivo della puleggia.
Come calcolare la lunghezza del Riferimento
Caso 1: pulegge con diametro uguale
La lunghezza della cinghia si basa su due fattori: la distanza da centro a centro tra le pulegge e l’arco di contatto tra la cinghia e le pulegge, che dipende dai relativi diametri delle pulegge.
Quando l’unico scopo della cinghia è trasmettere potenza, vengono utilizzate pulegge di uguale diametro su ciascuna estremità della cinghia. In questo caso, l’arco di contatto è di 180 gradi su ciascuna puleggia. Ciò significa che la cinghia è a contatto con esattamente la metà della circonferenza di ciascuna puleggia, o l’equivalente di una circonferenza completa della puleggia. Per determinare la lunghezza di riferimento della cinghia, è sufficiente aggiungere la circonferenza della puleggia al doppio dell’interasse tra le pulegge.
Caso 2: pulegge con diametri disuguali
Quando la cinghia viene utilizzata per ridurre la velocità o moltiplicare la coppia, vengono utilizzate pulegge di diversi diametri. Quando i diametri della puleggia differiscono, l’arco di contatto è inferiore a 180 gradi sulla puleggia più piccola e maggiore di 180 gradi sulla puleggia più grande. In questo caso, la formula per la lunghezza del dato della cinghia richiede di determinare l’arco di contatto su ciascuna puleggia, nonché la lunghezza della cinghia tra le pulegge sia in alto che in basso.
Come mostrato nella figura, l’arco GJE è maggiore di 180 gradi e l’arco FKH è minore di 180 gradi, come determinato dall’angolo α, o più specificamente, dal seno di α, che è dato come:
L’arco GJE è uguale alla metà della circonferenza della puleggia più grande, più il doppio della lunghezza data da sin α:
Allo stesso modo, l’arco FKH è uguale alla metà della circonferenza della puleggia più piccola, meno il doppio della lunghezza data da sin α:
Nota che MO 2 è uguale in lunghezza a EF e GH, quindi possiamo risolvere per MO 2 per determinare la lunghezza della cinghia tra le pulegge. Usando il teorema di Pitagora , otteniamo:
Che può essere espresso come:
Aggiungendo arcGJE, arcFKH e il doppio della lunghezza EF (per la cinghia tra le pulegge sia in alto che in basso ), si ottiene:
Oppure, in termini di diametro:
Credito immagine in primo piano: Frank Dorenberg
Scegliere la cinghia giusta: profili e materiali
La scelta della cinghia di trasmissione corretta dipende da tre parametri tecnici fondamentali: il profilo (trapezoidale classico A, B, C, D; trapezoidale stretto SPA, SPB, SPC, SPZ; oppure dentato HTD, AT, T) la lunghezza primitiva e la larghezza. A questi va aggiunta la valutazione del materiale: gomma EPDM per resistenza al calore, neoprene per ambienti umidi, poliuretano per precisione di passo. Marchi come Optibelt, Gates, Continental e Dayco offrono cataloghi codificati che consentono il cross-reference rapido a partire dal codice originale del costruttore della macchina.
Montaggio corretto e tensionamento
Un montaggio scorretto è la prima causa di rottura prematura: la cinghia deve essere installata senza forzature meccaniche, allentando preventivamente il supporto del motore o del galoppino tendifilo. Il tensionamento va verificato con un tensiometro acustico o, in alternativa, con la regola pratica del pollice (flessione di 1,5 cm ogni 100 mm di interasse). Un tensionamento eccessivo carica i cuscinetti e dimezza la vita utile; un tensionamento insufficiente provoca slittamento, surriscaldamento e vetrificazione superficiale.
Manutenzione preventiva e ispezione periodica
La cinghia di trasmissione va ispezionata ogni 250-500 ore di funzionamento o in occasione del tagliando stagionale. I segnali di usura da non sottovalutare sono: screpolature trasversali sul dorso, perdita di gomma sui fianchi, vetrificazione, allungamento permanente oltre il 3% della lunghezza nominale. In presenza di trasmissioni a più cinghie è obbligatorio sostituirle sempre in coppia o in serie completa, mai una sola, per evitare squilibri di carico fra elementi nuovi e usurati.
Errori comuni da evitare
Tra gli errori più frequenti che riducono drasticamente la vita della cinghia rientrano: l’uso di prodotti spray “anti-slittamento” a base di cera o resine (che intasano le scanalature), la pulizia con solventi aggressivi (benzina, diluenti nitro) che attaccano la mescola, il disallineamento delle pulegge superiore a 0,5° e la presenza di oli minerali nel vano trasmissione. Una semplice verifica con riga laser o filo teso consente di rilevare disassamenti che ad occhio nudo passerebbero inosservati.