Questo articolo è stato tradotto dal tedesco. Nonostante la nostra cura, alcuni termini tecnici potrebbero essere imprecisi. Fa fede la versione tedesca.
Nell’articolo precedente abbiamo visto come lo scappamento governa la marcia del movimento. Prima di controllarne il funzionamento, però, vale la pena esaminare attentamente il ruotismo. Le sue ruote e i suoi pignoni devono trasmettere la forza motrice fino allo scappamento nel modo più uniforme possibile e con poche perdite. Se anche uno solo di questi ingranamenti lavora in modo difettoso, una perdita di forza nel ruotismo può essere attribuita per errore allo scappamento.
Per questo l’articolo tratta esclusivamente degli ingranamenti tra ruota e pignone. L’ingranamento tra ruota di scappamento e ancora seguirà nella prossima parte della serie.
Che cosa deve garantire un buon ingranamento
Un buon ingranamento non si riconosce soltanto dal fatto che il ruotismo gira. Decisivo è con quale uniformità la conduzione della forza passa da un dente della ruota al successivo.
Per la prova si frena il pignone interessato con forza sufficiente a «sentire» chiaramente l’ingranamento, ma non tanto da spaccare la pietra inferiore. Poi si fa avanzare la ruota molto lentamente, dente per dente. Per distinguere con precisione i diversi difetti, Schultz raccomanda un movimento di circa uno o due denti al secondo. Il passaggio deve risultare del tutto liscio al tatto: senza urti, senza cadute, senza scosse né sobbalzi percettibili.
Se la ruota viene fatta passare troppo in fretta attraverso l’ingranamento, più denti possono transitare in un breve istante. Le piccole irregolarità restano allora facilmente nascoste. Solo tastando lentamente l’ingranamento si riconosce se i denti ingranano in modo continuo o se la trasmissione della forza viene regolarmente interrotta o frenata.
La pressione sul pignone deve essere sufficiente perché l’ingranamento si avverta davvero. Va però evitata una pressione eccessiva, perché soprattutto con i pignoni piccoli si può danneggiare la pietra inferiore. La prova richiede quindi non solo attenzione, ma anche una forza dosata con cura.
Schultz distingue cinque gruppi fondamentali di difetti da considerare durante l’esame:
- L’ingranamento è troppo profondo.
- L’ingranamento è troppo superficiale.
- I denti della ruota non hanno spazio libero, o ne hanno troppo poco, nei vani tra i denti del pignone.
- Il pignone è troppo grande o troppo piccolo rispetto alla ruota.
- La forma dei denti della ruota o del pignone è difettosa.
A ciò si aggiungono possibili problemi a perni e cuscinetti. Una resistenza durante la rotazione non dimostra quindi ancora che la profondità d’ingranamento sia sbagliata. Anche un perno piegato o che si blocca, una ruota che non gira centrata, singoli denti irregolari o una forma dei denti inadatta possono compromettere la marcia.
Il gioco non è la profondità d’ingranamento
Gioco e profondità d’ingranamento vanno valutati separatamente. Le due caratteristiche sono sì collegate, ma non descrivono lo stesso reperto.
Per gioco si intende qui lo spazio libero tra il dente della ruota e il vano tra i denti del pignone. Questo spazio deve esserci in tutte le posizioni della coppia ruota-pignone. Se manca del tutto o in alcuni punti, i denti possono incastrarsi.
L’entità del gioco, però, non indica in modo affidabile se ruota e pignone ingranano troppo o troppo poco in profondità. Un ingranamento può avere molto gioco ed essere comunque troppo profondo. Al contrario, un ingranamento troppo superficiale può presentarsi con un gioco relativamente ridotto.
Allo stesso modo un ingranamento può risultare uniforme e liscio al tatto anche se il gioco non è sufficiente. Ciò non significa automaticamente che ruota e pignone ingranino troppo in profondità. Correggere la profondità d’ingranamento non eliminerebbe allora necessariamente la causa e potrebbe perfino peggiorare la marcia, fino a quel momento liscia.
Un gioco troppo ridotto diventa critico soprattutto quando lo sporco penetra nell’ingranamento. Bastano piccole impurità a riempire un vano tra i denti al punto da bloccare la marcia. Schultz sottolinea in particolare l’ultimo ingranamento del ruotismo: alla ruota dei secondi la forza motrice ancora disponibile è minore, perciò un ostacolo aggiuntivo vi si può far sentire in modo particolarmente marcato.
Per il controllo si tiene fermo il pignone e si spinge con cautela la ruota contro di esso. Poi si verifica in almeno sei-otto punti se la ruota si lascia muovere leggermente avanti e indietro. L’esame in più punti è importante, perché il gioco non è necessariamente uguale su tutta la circonferenza.
In questo modo si possono notare al tempo stesso i punti in cui la ruota non gira centrata. Inoltre i denti della ruota andrebbero osservati con la lente, così da non trascurare singoli denti troppo spessi, troppo corti o irregolari in altro modo. Un difetto locale non va interpretato frettolosamente come una profondità d’ingranamento sbagliata in generale.
Distinguere caduta e urto
Quando lo si tasta lentamente, un ingranamento difettoso si manifesta spesso con uno strappo che si ripete. Per la valutazione successiva è decisivo stabilire se lo strappo deriva da una caduta o da un urto, cioè da un impuntamento.
Con la caduta il dente della ruota in uscita perde il contatto con il dente del pignone prima che il dente successivo della ruota assuma la conduzione. Nel frattempo si crea un breve tratto libero. Per un attimo la ruota avanza senza trasmettere forza al pignone.
Nella prova lenta questo tratto libero si avverte come una piccola caduta. Segue poi un tratto relativamente liscio, prima che il fenomeno si ripeta al dente successivo. L’ingranamento non sembra quindi guidato in modo continuo, ma interrotto a ritmo regolare.
Con l’urto questo tratto libero manca. Il dente successivo della ruota incontra troppo presto il dente successivo del pignone e deve superare una resistenza percettibile. Continuando a girare, si ha la sensazione che il dente della ruota debba scavalcare un rilievo. Dopo un tratto un po’ più leggero, al dente successivo si avverte di nuovo una resistenza netta.
Entrambi i difetti compromettono la trasmissione della forza in modo diverso. Con la caduta, durante il tratto libero non viene trasmessa forza al pignone. Con l’urto, una parte della forza motrice serve a vincere la resistenza tra i denti. Un ingranamento che s’impunta fortemente può indebolire notevolmente il flusso di forza fino allo scappamento e, nel caso peggiore, interromperlo del tutto.
Una marcia veloce può nascondere queste differenze. Chi fa passare più denti con uno strappo attraverso l’ingranamento percepisce forse solo un sobbalzare generico. Solo la prova lenta, dente per dente, permette di distinguere la breve interruzione della caduta dalla resistenza crescente dell’urto.
Dal sintomo alla causa
Caduta e urto sono in un primo momento osservazioni tattili, ma non ancora diagnosi complete. Dietro lo stesso sintomo possono celarsi cause geometriche diverse.
Se si presenta una caduta, entrano in gioco soprattutto due cause: l’ingranamento può essere troppo profondo oppure il pignone troppo piccolo rispetto alla ruota. In un ingranamento troppo profondo non è corretta la distanza tra i due assi, ossia la posizione delle circonferenze primitive. Con un pignone troppo piccolo, invece, la profondità d’ingranamento può essere in linea di principio corretta, mentre il diametro del pignone non si adatta alla ruota.
Anche l’urto può risalire a due cause diverse. O l’ingranamento è troppo superficiale, oppure il pignone è troppo grande rispetto alla ruota. Nell’ingranamento troppo superficiale ruota e pignone sono troppo distanti. Con un pignone troppo grande, invece, l’interasse può essere corretto, mentre il dente successivo della ruota incontra comunque troppo presto il dente successivo del pignone.
Ne risulta il seguente schema di base:
- Caduta: possibile ingranamento troppo profondo o possibile pignone troppo piccolo.
- Urto o impuntamento: possibile ingranamento troppo superficiale o possibile pignone troppo grande.
- Gioco insufficiente: reperto a sé stante, non automaticamente un ingranamento troppo profondo.
- Marcia irregolare: controllare inoltre forma dei denti, centratura, perni e cuscinetti.
Questa distinzione è decisiva per la valutazione successiva. La causa di un difetto va riconosciuta prima di decidere una correzione. Un pignone troppo piccolo o troppo grande può rendere l’ingranamento teoricamente scorretto; se però si riesce a regolarlo in modo che in pratica passi liscio e senza urti, la marcia non ne risulta necessariamente compromessa. Decisiva resta quindi l’interazione tra profondità d’ingranamento, dimensione del pignone, forma dei denti e marcia effettivamente percepibile al tatto.
Dove l’ingranamento è visibile, l’osservazione con la lente completa il tatto. Se la costruzione del movimento non consente un controllo visivo diretto, tastare lentamente l’ingranamento acquista un’importanza particolare. Nel dubbio, un compasso per ingranaggi regolato sull’interasse può aiutare a valutare con maggiore precisione la dentatura fuori dal movimento.
Prima controllare, poi intervenire
Gioco, profondità d’ingranamento, caduta e urto descrivono proprietà diverse di una coppia ruota-pignone. Chi li equipara frettolosamente rischia una correzione nel punto sbagliato.
La via affidabile inizia tastando lentamente l’ingranamento. Poi si controllano gioco, centratura, singoli denti della ruota, dimensione del pignone e stato di perni e cuscinetti. Solo quando il sintomo percepito è stato attribuito a una causa reale si può decidere quale rimedio sia tecnicamente sostenibile.
I procedimenti di riparazione concreti – ad esempio correggere l’interasse, ritoccare o sostituire una ruota oppure inserire un pignone adatto – costituiscono una fase di lavoro a sé. Per la diagnosi vale anzitutto: non ogni resistenza indica un ingranamento troppo profondo, non ogni movimento libero indica un gioco sufficiente e non ogni strappo ha la stessa causa.
Nella prossima parte lo sguardo si rivolge a ruota di scappamento e ancora. Lì incontreremo di nuovo concetti come profondità d’ingranamento e caduta, completati da regolazione in altezza, percorso perduto e tiraggio. La «caduta» nello scappamento ad ancora indica però un fenomeno diverso dal tratto libero tra ruota e pignone trattato qui.
