Dal punto di vista dell'ingegneria meccanica, il passaggio di una cinghia dentata su una ruota folle liscia sul lato del dente è geometricamente subottimale. Anche se gli effetti non sono sempre immediatamente visibili nelle applicazioni a basso carico della stampante 3D, la meccanica sottostante è ben nota.

Diametro effettivo del passo e geometria del nastro

Quando una cinghia dentata si avvolge su una puleggia liscia dal lato dei denti, i denti della cinghia non possono ingranare correttamente. Invece, ogni dente è costretto a deformarsi mentre passa sulla superficie della puleggia. Questo provoca:

• Micro-lifting e risistemazione di ciascun dente
• Variazione del diametro effettivo del passo
• Leggero allungamento del percorso effettivo del nastro
• Aumento delle vibrazioni locali
• Usura accelerata del fianco del dente

Non si tratta di un fenomeno di slittamento. Il nastro non scivola, ma adatta continuamente la sua geometria a una superficie che non corrisponde al suo profilo. Nel tempo, questa ripetuta deformazione aumenta le sollecitazioni meccaniche all'interno delle corde di trazione e della struttura del dente.

Le ruote dentate mantengono la corretta geometria del passo

Una ruota folle dentata (pignone) che si adatta al profilo della cinghia (ad esempio, 2GT / GT2 / GT3) preserva l'ingranaggio del passo progettato. La cinghia si ingrana perfettamente con le scanalature della puleggia, mantenendo l'ingranaggio:

• Diametro a passo costante
• Nessuna deformazione forzata del dente
• Riduzione dello stress ciclico
• Miglioramento della coerenza posizionale

A condizione che:

• Viene utilizzato il profilo corretto del nastro
• Il numero minimo di denti della puleggia e il raggio di curvatura sono rispettati.

il sistema funziona entro i parametri meccanici definiti dal produttore.

Perché il problema spesso passa inosservato nelle stampanti 3D

Nelle tipiche stampanti 3D desktop:

• La velocità del nastro è moderata
• I carichi meccanici sono relativamente bassi
• I cicli di lavoro sono intermittenti

In queste condizioni, gli effetti negativi potrebbero non manifestarsi immediatamente come guasti. Tuttavia, l'assenza di problemi visibili non implica una progettazione meccanica ottimale. Significa semplicemente che l'applicazione funziona ben al di sotto della soglia di guasto.

Le specifiche del produttore di Gates

Gates ha pubblicato un PDF dettagliato che elenca tutto ciò che riguarda le cinghie:
https://www.gates.com/content/dam/documents-library/catalogs/light-power-and-precision-manual.pdf

Raccomandazioni del produttore sulle dimensioni delle ruote dentate

A pagina 68 sono riportate le dimensioni consigliate per i tendicinghia e le pulegge.

L'immagine qui sopra riassume le linee guida del produttore per il dimensionamento delle ruote dentate della cinghia di distribuzione. Si distingue tra tre configurazioni:

• Perno interno (puleggia dentata sul lato del dente)
• Puleggia posteriore (puleggia liscia sul retro della cinghia)
• Galoppino piatto interno (puleggia liscia sul lato del dente)

Per Cinghie 2MGT / 2GT, Le raccomandazioni principali sono:

• Minimo interno del tendicinghia dentato: 12 denti
• Minimo lato posteriore liscio del tendicinghia: 0,50″ di diametro esterno (12,7 mm)
• Minimo interno del tendicinghia piatto: 1,00″ diametro esterno (25,4 mm)

La distinzione fondamentale è tra contatto dentato e contatto liscio sul lato del dente della cinghia.

Un tendicinghia interno dentato è consentito per dimensioni relativamente piccole (minimo 12 scanalature), in quanto i denti della cinghia si adattano correttamente al profilo della puleggia e mantengono costante la geometria del passo.

Un tendicinghia liscio sul lato del dente, Tuttavia, richiede un diametro significativamente maggiore. Le linee guida specificano che il diametro esterno deve essere equivalente al diametro del passo di una ruota dentata con 40 scanalature dello stesso passo. Per il 2MGT, ciò corrisponde a circa 25,4 mm.

Questa raccomandazione è dovuta al fatto che il contatto liscio sul lato del dente costringe i denti della cinghia a deformarsi durante il passaggio sulla puleggia, aumentando potenzialmente l'usura e la rumorosità. I diametri più grandi riducono le sollecitazioni di flessione e la deformazione dei denti.

I tendicinghia posteriori seguono una serie di regole diverse, in quanto il nastro posteriore è piatto e non si basa sulla geometria di ingranamento.

Queste specifiche si basano sul comportamento a fatica, sulla distribuzione delle sollecitazioni del cordone e su considerazioni di durata del nastro a lungo termine, non su un guasto funzionale immediato.

Implicazioni pratiche per l'Prusa XL

Utilizzando i tendicinghia dentati sul lato dei denti:

• Preserva la corretta geometria del nastro
• Riduce l'usura a lungo termine
• Minimizza l'eccitazione micro-vibrazionale
• Allinea il sistema ai principi di progettazione delle cinghie dentate consolidati

I tendicinghia lisci sul lato del dente funzionano in pratica, ma rappresentano un compromesso piuttosto che una soluzione meccanicamente ideale.

Per un sistema di movimento di precisione come l'Prusa XL, il mantenimento di un corretto ingranamento del nastro è l'approccio tecnicamente più pulito.

Download “Prusa XL modificato Carrello a Y destro e sinistro per pulegge dentate con larghezza 10 mm (per nuovi O-Ring / rondelle)” su Printables

Colonna	Significato	2MGT Minimo	Prusa XL (20T)
Perno interno (dentato)	Ghiera dentata sul lato del dente	12 denti	Sopra le specifiche (20T)
Perno posteriore	Ruota folle liscia sul retro del nastro	0,50″ (12,7 mm) O.D.	Probabile conformità
Galoppino interno piatto	Galoppino liscio sul lato del dente	1,00″ (25,4 mm) O.D.	❌ È rilevante solo se viene utilizzato liscio... Ecco perché si dovrebbe usare quello dentato!