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Il riduttore Cyclo Drive è un riduttore di precisione che è stato introdotto piuttosto recentemente. Ha il vantaggio di una notevole rigidezza torsionale e permette di trasmettere coppie elevate. Lo svantaggio principale è quello di essere piuttosto pesante.
Questo riduttore è costituito da quattro componenti principali (v. fig.5.22)
1) Albero di ingresso (albero veloce) sul quale è montato un cilindro eccentrico.
2) Disco a lobi, costituito da un disco sul quale sono ricavati:
a) Un foro centrale nel quale si impegna l’eccentrico dell’albero di ingresso tramite una gabbia di rulli. In questo modo la superficie interna del foro, la superficie esterna dell’eccentrico e la gabbia di rulli costituiscono un cuscinetto di rotolamento.
Fig. 5.22
1) Albero di ingresso (albero veloce) sul quale è montato un cilindro eccentrico.
2) Disco a lobi, costituito da un disco sul quale sono ricavati:
a) Un foro centrale nel quale si impegna l’eccentrico dell’albero di ingresso tramite una gabbia di rulli. In questo modo la superficie interna del foro, la superficie esterna dell’eccentrico e la gabbia di rulli costituiscono un cuscinetto di rotolamento.
b) Un certo numero di fori (indicati con B in fig.5.19) i cui centri si trovano ad una certa distanza (uguale per tutti) dal centro del foro centrale.
c) Un numero di lobi sulla superficie esterna del disco.
3) Un anello sul quale sono disposti dei perni, fissi nello spazio, (indicati con A in fig.5.22 ed in fig.5.23) su ciascuno dei quali è montato un cuscinetto di rotolamento.
4) Albero di uscita (albero lento) sul quale sono montati un numero di perni (indicati con C in fig.5.23) pari al numero di fori del disco a lobi.
L’eccentrico montato sull’asse di ingresso trascina in rotazione il disco a lobi, mentre questi ultimi si impegnano nei perni fissi.
Poiché il numero di lobi è inferiore di almeno un unità al numero di perni, per una rotazione completa dell’eccentrico, il disco a lobi è costretto a ruotare di un angolo a pari a:
dove np ed nl sono rispettivamente il numero di perni ed il numero di lobi.
Fig. 5.23
Il rapporto di trasmissione varrà quindi:
Una variante di questi riduttori è costituita da un riduttore a due stadi nei quali il secondo è concettualmente simile a quello appena descritto. Il moto dell’eccentrico è, però, realizzato mediante due ruote dentate a dentatura esterna (v. fig.5.21). Una delle ruote dentate è montata sull’albero veloce e l’altra è solidale all’eccentrico. Quest’ultima ruota descrive un moto epicicloidale perché il suo asse di rotazione ruota attorno all’asse dell’albero di ingresso.
Tale cinematismo costituisce il primo stadio.
Fig. 5.24
5.4 Trasmissioni con organi flessibili.
In fig.5.22 è rappresentata, schematicamente, una trasmissione con organi flessibili; essa è essenzialmente costituita da due pulegge sulle quali è avvolto un organo flessibile detto comunemente cinghia.
Come per le altre trasmissioni, la distanza tra gli assi 
è detta interasse. Gli assi sono generalmente paralleli ma, con opportuni dispositivi, tali trasmissioni possono trasmettere il moto tra assi sghembi o tra assi incidenti.
Le trasmissioni con organi flessibili possono essere realizzate mediante:
- Cinghia piana.
- Cinghia trapezoidale.
- Cinghia dentata.
Fig.5.25
Nella fig. 5.25 è rappresentata una trasmissione con cinghia piana.
In generale tali trasmissioni presentano i seguenti vantaggi:
- Economicità di costruzione e di esercizio.
- Elevato rendimento.
- Dolcezza di funzionamento.
- Capacità di assorbire sovraccarichi senza compromettere l’integrità degli organi collegati.
- Possibilità di realizzare la trasmissione fra assi relativamente lontani tra di loro.
- Elevata silenziosità.
Tuttavia, vi sono anche svantaggi rappresentati da:
- Impossibilità di trasmettere potenze elevate.
- Impossibilità di garantire la posizione relativa tra le rotazioni dei due assi (tranne che nel caso di cinghia dentata).
In fig.5.26 è rappresentata, ancora schematicamente, una trasmissione con cinghia piana.
Fig.5.26
Siano r1 ed r2 i raggi delle due pulegge, supponendo (con buona approssimazione) che la velocità della cinghia sia uguale a v = w1 r1 = w2 r2 in ogni suo punto, il rapporto di trasmissione è dato da:
Gli angoli a1 ed a2 sono detti angoli di avvolgimento; come è evidente risulta : a1 + a2 = 2p.
Come si può facilmente osservare dalla figura, il triangolo ABC è rettangolo in B, l’angolo in C e pari ad a1/2 e, di conseguenza, l’angolo in A vale p/2-a1/2. Risulta inoltre 
= r2 – r1 , per cui la relazione che lega l’interasse con l’angolo di avvolgimento è :
Da tale relazione si vede che: l’angolo di avvolgimento della puleggia più piccola aumenta con l’interasse e diminuisce con l’aumentare de rapporto di trasmissione. Poiché al diminuire dell’angolo di avvolgimento si riduce il momento torcente che è possibile trasmettere, si comprende che non è conveniente realizzare grandi rapporti di trasmissione, specialmente in presenza di piccoli valori dell’interasse.
5.4.2 Studio dinamico.
Ancora in fig.5.26 sono rappresentati, sulla trasmissione, i versi di rotazione ed i momenti applicati agli assi; come si può osservare la puleggia 1 è il movente (puleggia motrice) mentre la 2 è il cedente (puleggia mossa) del meccanismo di trasmissione.
Se la trasmissione non trasmette potenza i due rami della cinghia sono sottoposti alla stessa tensione T0. Tale tensione, detta tensione di montaggio, è necessaria affinché la cinghia aderisca alla puleggia con una forza di chiusura tale da realizzare una forza di attrito (tra cinghia e puleggia) sufficiente alla trasmissione del momento desiderato. Quando la trasmissione trasmette potenza, i due rami sono sottoposti a due tensioni T1 e T2 diverse tra di loro; il ramo sottoposto a tensione maggiore è detto ramo conduttore, quello sottoposto a tensione minore è detto ramo condotto.
In fig.5.27 è rappresentata la puleggia motrice sottoposta alle tensioni nei due rami della cinghia.
Fig.5.27
Per l’equilibrio dinamico della puleggia, deve risultare:
M= (T1- T2) r = F r Þ F = T1- T2
Di conseguenza, come per le altre trasmissioni, risulterà:
Si consideri una qualsiasi sezione del piano che contenga entrambi i rami della cinghia: è facile intuire che la massa di cinghia appartenente al ramo conduttore che attraversa tale sezione in un dato intervallo di tempo deve essere uguale alla massa di cinghia appartenente al ramo condotto che attraversa tale sezione nello stesso intervallo di tempo. Poiché nel ramo conduttore la cinghia è sottoposta ad una tensione maggiore, la lunghezza della massa di cinghia considerata sarà maggiore quando essa si troverà nel ramo conduttore rispetto alla lunghezza che essa avrà quando essa si troverà nel ramo condotto. Per questo motivo un punto della cinghia, quando esso si trova nel ramo conduttore, si muoverà ad una velocità maggiore di quando esso si trova nel ramo condotto. Questa differenza di velocità è normalmente molto modesta ma comporta alcune conseguenze:
1) Il rapporto di trasmissione non è rigorosamente uguale al rapporto tra i raggi.
2) Facendo riferimento alla fig.5.26, un punto della cinghia appartenente al ramo conduttore, che si muove con velocità v1, arriva a contatto con la puleggia motrice che ha la stessa velocità periferica. Poiché lo stesso punto, quando si troverà sul ramo condotto avrà velocità v2 (v1>v2), lungo l’arco di avvolgimento a1, la sua velocità deve passare da v1 a v2. Allo stesso modo la tensione della cinghia passa dal valore T1 all’inizio dell’arco di avvolgimento al valore T2 alla fine di tale arco.
Il passaggio dalla velocità v1 alla v2 (e, di conseguenza dalla tensione T1 alla T2 ) avviene lungo una porzione b dell’arco di avvolgimento detta arco di scorrimento elastico. La porzione a-b dell’arco di avvolgimento lungo la quale la tensione non varia è detta arco di aderenza.
Come è facile intuire, la potenza viene trasmessa lungo l’arco di scorrimento elastico, lungo il quale la tensione varia dal valore T1 al valore T2 .
L’estensione dell’arco di scorrimento elastico, a parità di altri parametri, varia con la potenza trasmessa e deve essere minore di quella dell’arco di avvolgimento; se i due archi fossero uguali si avrebbe lo slittamento totale della puleggia rispetto alla cinghia.
3) Lo slittamento lungo l’arco di scorrimento elastico non consente di poter garantire le posizioni angolari relative tra le due pulegge.
5.4.3 La tensione di montaggio.
Come si è detto, la trasmissione avviene per l’attrito fra cinghia e puleggia, a causa della tensione di montaggio T0; quest’ultima deve essere quindi calcolata in sede di progetto della trasmissione.
Ritenendo accettabile le ipotesi che:
- durante il funzionamento, metà della cinghia sia sottoposta alla tensione T1 e l’altra metà alla tensione T2,
- la lunghezza della cinghia quando la trasmissione è ferma (tutta a tensione T0) sia pari alla lunghezza della cinghia con la trasmissione in moto (metà a tensione T1 e metà a tensione T2 ),
risulta:
T0 = (T1 + T2)/2
I valori di T1 e T2 si ottengono considerando l’equilibrio dinamico di un elemento infinitesimo di cinghia appartenente all’arco di scorrimento elastico ed integrando l’equazione di equilibrio lungo tutto tale arco. Si ottiene:
(5.5)
dove:
F = M/r = forza periferica tra cinghia e puleggia,
m = massa per unità di lunghezza della cinghia,
f = coefficiente di attrito tra cinghia e puleggia,
a = angolo di avvolgimento della puleggia più piccola,
K = coefficiente di sicurezza (K<1) per garantire che l’arco di scorrimento elastico sia minore dell’arco di avvolgimento,
v = velocità della cinghia.
5.4.4 La potenza massima trasmissibile.
Come è noto, la potenza trasmessa è data da
P = F v (5.6)
Come si può comprendere, la potenza massima trasmissibile è limitata dal valore massimo della tensione T1 che la cinghia può sopportare. Dalle (5.5) si vede che essa dipende quindi dalle quantità f, a e v.
Il coefficiente di attrito f
Nella (5.5) si osserva che, all’aumentare dell’esponente di e, il valore della frazione diminuisce (è sempre maggiore di 1 e tende ad 1 se l’esponente tende ad infinito); di conseguenza, a pari valore di T1, all’aumentare di f, la forza utile F aumenta.
E da osservare però che, se si utilizzano per la cinghia materiali ad alto coefficiente di attrito (tele gommate), essa non sarà in grado di sopportare sollecitazioni elevate; materiali aventi elevata resistenza (nastri di acciaio) realizzano invece bassi valori di f sulle pulegge.
Una soluzione costruttiva prevede l’impiego della cinghia a sezione trapezoidale, mostrata schematicamente in fig. 5.28
Fig.5.28
Come si può osservare, la forza effettiva di chiusura 2N tra le superfici risulta essere alquanto superiore alla forza N0 tra la cinghia e la puleggia.
L’angolo di avvolgimento a
Analogo discorso può esser fatto riguardo l’influenza dell’arco di avvolgimento. Quest’ultimo può esser aumentato mediante un rullo tenditore come mostrato in fig.5.29.
Fig.5.29
Il rullo tenditore viene impiegato anche per realizzare la tensione di montaggio T0. In realizzazioni più semplici la tensione di montaggio viene realizzata facendo aumentare l’interasse dopo aver montato la cinghia.
La velocità della cinghia v
Dalla (5.6) risulta evidente che all’aumentare della velocità della cinghia, aumenta la potenza trasmessa. Dalla (5.5) si vede, però, che a pari , la forza utile F diminuisce con il quadrato della velocità della cinghia. Fisicamente ciò dipende dal fatto che, se v aumenta, aumenta anche la forza centrifuga cui è sottoposta la cinghia; di conseguenza, diminuisce la forza di chiusura (e quindi l’attrito) tra quest’ultima e la puleggia.
L’andamento della potenza trasmessa in funzione della velocità della cinghia è riportato qualitativamente in fig.5.30.
Fino ad una certa velocità l’aumento della velocità fa aumentare la potenza trasmessa; al disopra di un valore cui corrisponde il massimo della potenza trasmessa, l’aumento del termine v2 nella (5.5) fa diminuire F (a pari T1) e, di conseguenza, la potenza diminuisce.
Fig. 5.30
Fonte: https://www.docenti.unina.it/downloadPub.do?tipoFile=md&id=98144
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Autore del testo: non indicato nel documento di origine
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