Le catene a rulli (per trasmissione o per trasporto) e le cinghie fanno parte di quella serie di organi meccanici chiamati elementi flessibili ad inviluppo che hanno come caratteristica in comune quella di reagire solamente a sollecitazioni di trazione. Questi organi meccanici vengono generalmente utilizzati per trasmettere potenza tra due mozzi rotanti, ma possono essere utilizzati anche per il trasporto o il sollevamento di oggetti.
Per un corretto utilizzo degli elementi flessibili ad inviluppo è necessario prevedere, in fase di progettazione, un sistema per mantenere sempre in tensione queste unità durante il loro funzionamento. L’usura delle superfici in contatto tra loro di una catena (perni, bussole, e rulli) durante il suo funzionamento, crea un maggior gioco e il relativo allungamento della catena, che quando è eccessivo può provocare: minor angolo di avvolgimento, mancanza di costanza del rapporto di trasmissione, anomalo contatto fra i rulli della catena ed i denti del pignone, usura precoce, alta rumorosità, vibrazioni, salto del dente, uscita della catena dalla trasmissione e nei casi estremi rottura della catena.
Inevitabile risulta, quindi, equipaggiare la trasmissione di un tendicatena automatico, che permetta di recuperare gli allungamenti e assorbire costantemente le vibrazioni.
I tendicatena automatici a rotazione devono essere posizionati sul tratto lento della trasmissione il più vicino possibile al pignone motore. Essi possono essere montati sia esternamente alla trasmissione (fig. 9) sia internamente (fig. 10) privilegiando se possibile il primo caso. I tenditori automatici a rotazione presentano un punto di rotazione, detto fulcro, su cui il braccio del tenditore agisce andando a tendere la catena o la cinghia. E’ estremamente importante che il tenditore venga posizionato in maniera tale che il suo fulcro non sia mai sulla direzione della retta d’applicazione della forza della catena (fig. 12), così che non possa mai impuntarsi.
E’ estremamente importante che il tenditore venga posizionato in maniera tale che il suo fulcro non sia mai sulla direzione della retta d’applicazione della forza della catena (fig. 12), così che non possa mai impuntarsi.
Nel caso di una trasmissione a doppio senso di marcia, dovrà essere posizionato un tenditore su entrambi i rami della catena all’uscita dal pignone motore (fig. 13). In questo caso si dovrà aver cura nel posizionare i tendicatena in maniera tale che quando agiscono, alternativamente, sul ramo teso della trasmissione non dovranno oltrepassare l’angolo massimo di lavoro consentito dall’elemento elastico, dovuto all’allineamento della catena in fase di tiro.
Nel caso in cui la trasmissione presenti un elevato interasse, spesso capita che un tenditore non abbia sufficiente corsa per recuperare tutto l’allungamento della catena, ma con un avvolgimento a “S” (fig. 15), fattibile solamente con i tenditori a rotazione, è possibile riuscirci con un unico elemento elastico.
In un tendicatena (o tendicinghia) il punto più “delicato” è il fulcro, ovvero il punto dove avviene la rotazione. In questa particolare zona, infatti, si manifestano gli attriti per sfregamento di particolari in contatto tra loro.
Un tenditore sprigiona una forza Q (fig. 17) perpendicolare al braccio di rotazione che per reazione è equilibrata dalla catena con la forza N che si ripartisce con le forze di trazione N1 e N2 sui rami in entrata e uscita dal tendicatena rispettivamente R1 e R2.
Quando si posiziona un TENDICATENA A ROTAZIONE bisogna far attenzione che le forze Q e N siano il più possibile sulla medesima direttrice in modo che non si sviluppino delle componenti tangenziali che vadano a scaricarsi sul fulcro.
Ad ogni modo, nel caso del tenditore CRESA, queste indesiderate forze tangenziali sono annullate dalla forza di compressione assiale P3 della molla in caucciù. Il posizionamento del tenditore, quindi, dipende dall’angolo δ, ovvero l’angolo di lavoro dell’elemento elastico, e dall’angolo ε, ovvero l’angolo di posizionamento rispetto alla trasmissione.
Il progettista dovrà quindi trovare il giusto rapporto tra questi parametri in funzione della geometria della propria trasmissione.
La figura 18 mostra l’influenza della forza peso P della catena sul tenditore in trasmissioni orizzontali.
Il peso della catena, infatti, soprattutto nelle catene con un alto peso specifico per metro e con elevati interassi tra i pignoni della trasmissione, si scompone sul tendicatena con una forza P2 normale alla leva e una forza P1 tangenziale ad essa. Quest’ultima componente di compressione è bilanciata dalla forza assiale di compressione P3 della gomma.
