Nel dimensionamento del cambio, è importante determinare la velocità di ingresso richiesta in giri / min e assicurarsi che non superi la capacità di velocità massima. Ma anche la velocità lineare dei denti degli ingranaggi, nota come velocità della linea di passo, gioca un ruolo significativo nelle prestazioni del cambio.
La velocità della linea del passo viene misurata sulla linea del passo dell’ingranaggio, che è a metà della lunghezza dei denti dell’ingranaggio. Per gli ingranaggi circolari, la linea primitiva è più correttamente indicata come cerchio primitivo, che è un cerchio immaginario che rotola senza scivolare quando allineato con il cerchio primitivo dell’ingranaggio di accoppiamento.
Tecnicamente parlando, una cremagliera lineare ha una “linea del passo” e un ingranaggio circolare ha un “cerchio del passo”.
La velocità della linea del passo è una funzione del diametro primitivo dell’ingranaggio e della sua velocità di rotazione:
Dove:
PLV = velocità della linea del passo (m / s)
d p = diametro primitivo (m)
ω = velocità di rotazione (rpm)
La velocità della linea del passo è importante per la progettazione e la selezione degli ingranaggi per diversi motivi. Innanzitutto, lo standard 9005-D94 dell’American Gear Manufacturers Association , Industrial Gear Lubrication, specifica che la velocità della linea del passo di un ingranaggio è uno dei criteri principali per la selezione della lubrificazione degli ingranaggi. La velocità della linea del passo determina il tempo di contatto tra i denti dell’ingranaggio, che ha un impatto significativo sulla viscosità dell’olio richiesta. Le alte velocità di linea del passo sono solitamente accompagnate da carichi leggeri e brevi tempi di contatto, rendendo adatti gli oli a bassa viscosità. Tuttavia, le basse velocità di linea del passo sono associate a carichi elevati e lunghi tempi di contatto, che rendono necessari oli ad alta viscosità, o addirittura EP.
Oltre alle considerazioni sulla lubrificazione, la velocità della linea del passo influisce anche sulla capacità di carico e sulla durata dei denti degli ingranaggi. La capacità degli ingranaggi di trasmettere la coppia richiesta per la vita operativa desiderata dipende dalla capacità dei denti degli ingranaggi di resistere alle sollecitazioni di flessione. Lo stress alla flessione del dente è determinato secondo la formula di Lewis:
Dove:
σ = sforzo di flessione del dente (MPa)
W t = forza tangenziale sul dente (N)
P = passo diametrale (mm -1 )
F = larghezza in vista (mm)
Y = Fattore di forma di Lewis
Ma quando i denti degli ingranaggi entrano in contatto iniziale, subiscono maggiori sollecitazioni, in base alla velocità dell’ingranaggio.