In questo articolo, rispondiamo alla domanda comune “cos’è la coppia?”
Sebbene la coppia si riferisca al movimento rotatorio, è un concetto fondamentale nelle applicazioni di movimento lineare. I motori rotativi producono coppia e quando questa coppia viene trasmessa a un sistema di trasmissione, come una vite, una cinghia e una puleggia, una cremagliera o un pignone o una catena e un pignone, viene convertita in movimento lineare.
Cos’è la coppia esercitata?
La coppia è l’equivalente rotazionale della forza. Nello specifico, è una forza esercitata a distanza dall’asse di rotazione di un oggetto . Allo stesso modo in cui una forza applicata a un oggetto lo farà muovere linearmente, una coppia applicata a un oggetto lo farà ruotare attorno a un punto di articolazione. Il punto di rotazione è noto come l’asse di rotazione e la distanza perpendicolare della forza dall’asse di rotazione è nota come braccio del momento. Questo è il motivo per cui la coppia viene anche definita momento di forza.
Nello scenario più semplice, la forza applicata è perpendicolare all’asse di rotazione. In questo caso, la coppia è semplicemente il prodotto della forza e la sua distanza dall’asse di rotazione:
Ma in molte applicazioni, la forza non si verifica perpendicolare all’asse di rotazione. In questo caso, l’angolo della forza deve essere preso in considerazione per trovare la lunghezza del braccio del momento:
La coppia è comunemente indicata con una “T” maiuscola, ma il simbolo corretto è la lettera greca tau, “τ”. Quando la coppia viene definita momento di forza, viene utilizzato il simbolo “M”.
La coppia è una quantità vettoriale, il che significa che ha sia l’ampiezza che la direzione. La direzione della coppia può essere trovata usando la regola della mano destra . Arriccia le dita della mano destra dalla direzione di d (o r, per il raggio) alla direzione di F. Quando ciò è fatto, il pollice punta nella direzione della coppia.
Quando si dimensiona un’applicazione di movimento lineare, è importante comprendere i requisiti di coppia e le limitazioni di tutti i componenti del sistema. La coppia richiesta è uno dei parametri chiave per il dimensionamento di un motore . Nella maggior parte delle applicazioni, è necessario considerare sia la coppia di picco (che si verifica tipicamente durante l’accelerazione o quando si mantiene un carico) sia la coppia continua o RMS . Inoltre, anche gli alberi e gli altri componenti che trasmettono la coppia lungo la trasmissione, come alberi del cambio, giunti e alberi a vite, devono essere in grado di sopportare la coppia massima dell’applicazione.
I termini “coppia” e “momento” sono spesso usati in modo intercambiabile . Mentre i due sono simili, la coppia produce la rotazione attorno a un asse, mentre un momento è una forza applicata a una distanza che non produce rotazione. Ad esempio, una vite ha un asse di rotazione, quindi una forza applicata a una certa distanza da questo asse farà ruotare la vite. Una guida profilata, invece, è fissa e non ruota. Una forza applicata perpendicolare alla guida produrrà un momento, ma non induce la rotazione.