Va detto tuttavia che la tensione di montaggio non deve essere troppo bassa, sia per non avere un

cattivo ingranamento tra cinghia e pulegge (il che può portare ad anomalie nel funzionamento, quale il fenomeno del salto dei denti), sia per evitare una eccessiva oscillazione della cinghia durante il funzionamento.

Figura 27: Applicazione di cinghia dentata (Conti Synchrochain) all’aliante EB29

Ad oggi, il mercato mette a disposizione un vastissima gamma di scelta di cinghie dentate, le quali si differenziano non solo per i materiali con le quali vengono realizzate, ma soprattutto per la forma della dentatura. Questo si riflette di conseguenza sulle prestazioni ottenibili in termini di potenza trasmessa, durata, rumorosità, resistenza all’ambiente etc.

Alcune di queste, ed in particolare quelle che sono state sviluppate nel passato, hanno un profilo del dente standardizzato; queste possono essere suddivise in:

• Profili trapezoidali secondo norma DIN ISO 5296, con dimensioni della dentatura e passo della cinghia espressi in pollici, secondo le categorie [MXL-XL-L-H-XH-XXH].

• Profili trapezoidali secondo norma DIN 7721, ma con dimensioni e passo espressi secondo il sistema metrico, secondo le categorie [T2-T2.5-T5- T10-T20].

• Profili denominati “ad elevata potenza” secondo il progetto ISO/F DIS 13050, sempre con dimensioni espresse secondo il sistema metrico. Tra questi tipi di profili, che sono stati sviluppati più recentemente rispetto ai precedenti, si hanno ad esempio i profili (HTD-STD-RPP - …).

Si hanno poi profili non standardizzati, che sono stati sviluppati e brevettati negli ultimi anni dalle principali case costruttrici, come la Gates (Powergrip GT2 - Powergrip GT3 …), la Goodyear (Eagle NRG - Falcon HTC…), la Contitech (CTD…) e molti altri ancora.

Quest’ultime rappresentano l’evoluzione dei profili ad elevata potenza, tanto che in molti casi questo tipo di cinghie possono essere montate addirittura sulle pulegge dei profili di vecchia generazione. In generale le prestazioni ottenibili sono migliori, e per questo motivo sono state prese come riferimento per l’attuale progetto.

Sia per i profili ad elevata potenza che per i profili di ultima generazione, le categorie disponibili sono tipicamente [8M - 14M] e solo in alcuni casi anche [3M - 5M - 20M], ovvero cinghie con passo di 8mm, 14mm, etc.

Trapezoidale STD RPP HTD GT3 CTD EAGLE NRG

Al fine di stabilire quale fosse la migliore scelta per l’applicazione in esame, si sono messi a confronto alcuni dei prodotti delle principali case costruttrici. In particolare, si è cercato di individuare quel prodotto che, a parità degli altri parametri di progetto, permettesse di contenere il più possibile lo spessore della cinghia. In questo modo infatti si limita la “larghezza” dei vari componenti, con vantaggi per quel che riguarda sia il peso che la rigidezza della soluzione.

Il dimensionamento della trasmissione con cinghia viene fatto con l’ausilio dei manuali tecnici messi a disposizione dalle case costruttrici. Essenzialmente devono essere soddisfatti due requisiti principali: che lo spessore scelto sia sufficiente per trasmettere in sicurezza la potenza motrice, ed allo stesso tempo che la tensione agente sul ramo più caricato della cinghia non ecceda il valore di tensione ammissibile riportato nei manuali. L’esatta procedura è stata riportata in dettaglio nell’Appendice B.

Per l’analisi sono state prese in considerazione cinghie con passo di 8mm e 14mm: quest’ultime riescono a trasmettere potenze più elevate, ma presentano l’inconveniente che le pulegge sono limitate ad un valore minimo di 28 denti (corrispondente ad un diametro di circa 130mm), in quanto le fibre non riescono a sopportare elevati raggi di curvatura; con le cinghie 8M i diametri ammessi per le pulegge sono decisivamente inferiori, a scapito tuttavia delle potenza trasmissibile.

I risultati riportati nelle seguenti figure mostrano che, indipendentemente dalla potenza in gioco e dalla velocità di rotazione della puleggia, il modello “Conti

Synchrochain” sviluppato dalla Contitech è in generale quello che, a parità del

numero di denti della puleggia, permette di ridurre il più possibile lo spessore della cinghia. A questo farebbe eccezione il modello “Falcon HTC” con passo di 14mm sviluppato dalla Goodyear; tuttavia, si è preferito ricorrere alla soluzione della

Contitech, visto che questa offre la possibilità di impiegare anche pulegge realizzate

Per il caso in esame, l’idea alla base della soluzione con cinghia è quella di avere delle pulegge con un diametro talmente ridotto, da garantire il passaggio della cinghia all’interno della deriva, senza dover ricorrere all’impiego di ulteriori pulegge che ne devino il percorso.

Tale sistema, illustrato in Figura 32, può essere precaricato sia facendo scorrere il blocco inferiore su delle apposite guide, bloccando il tutto una volta raggiunto il giusto livello di tensionamento della trasmissione, oppure con l’ausilio di una ulteriore puleggia tendicinghia.

In Figura 33 viene illustrato lo schema costruttivo del blocco puleggia. Ciascuna puleggia viene calettata sul relativo albero di supporto con l’ausilio di una coppia di cuscinetti radiali a sfere. Tra questi viene interposto un distanziale interno, sia per posizionare correttamente le pulegge, sia per evitare che un eccessivo serraggio della ghiera causi uno spostamento relativo tra gli anelli dei cuscinetti (il quale ne comporterebbe una usura precoce). Due elementi di interfaccia vengono poi utilizzati per collegare le pulegge rispettivamente alla parte orizzontale della trasmissione e all’elica. La lubrificazione del sistema avviene in questo caso grazie all’utilizzo di cuscinetti autolubrificati, ovvero cuscinetti già ingrassati a vita, e chiusi ermeticamente con delle apposite tenute in gomma NBR a basso coefficiente d’attrito.

La scelta del passo della cinghia, ed il calcolo dello spessore necessario per trasmettere la potenza motrice, è stato effettuato utilizzando un coefficiente di sicurezza di 2 sulla coppia motrice, così come indicato dalla normativa (si veda il paragrafo 2.1). Dai risultati riportati in Figura 34 si può osservare che anche in questo caso non è possibile scendere al di sotto di circa 130 mm di ingombro della soluzione: per la cinghia con passo di 8mm, infatti, la tensione agente sul ramo più caricato è prossima al livello di sollecitazione ammissibile indicato nel manuale di progettazione. Di conseguenza, si deve ricorrere necessariamente ad una cinghia con passo di 14mm, che, come è stato detto in precedenza, implica l’utilizzo di pulegge con un numero di denti non inferiore a 28.

Nella Tabella 7 viene riportata la stima dei pesi complessiva della “parte verticale” della trasmissione: anche se in questa valutazione preliminare non è stato considerato il meccanismo necessario per il tensionamento della cinghia, questa soluzione risulta essere decisamente più leggera rispetto al caso di trasmissione con ruote dentate. Si ha un risparmio anche in termini di costi sia per il minore numero di componenti necessari, sia per la mancanza di elementi di forte precisione, quali appunto le ruote dentate.

Figura 32: Modello soluzione preliminare con trasmissione a cinghia