PERCHE' LA CATENA "SALTA"

5. - PREMESSA

15/11/02

Il problema del salto di catena mi ha sempre molto disturbato, non tanto perché questo avveniva (anche) sulla mia bici, ma perché non riuscivo a capire bene i fenomeni che portavano all'incompatibilità meccanica tra i due elementi, catena e pignoni.

 

Quasi alla fine della mia "carriera" ciclistica mi sono deciso a studiare bene detta incompatibilità e con l'ausilio del computer (con il CAD) ho disegnato e analizzato le varie situazioni che si possono creare tra i due elementi, mi sembra di essere arrivato a spiegarmi il fenomeno e ora sono qui a mettere su carta il mio"studio".

5.1 - SITUAZIONI TECNICHE

 

Le situazioni che si possono incontrare nella pratica sono:

-- catena nuova e pignone nuovo

-- catena nuova e pignone usurato

-- catena usurata e pignone nuovo

 

Qui di seguito si analizzeranno le tre situazioni

5.1.1 - catena nuova

La catena nuova ha un passo, cioè una distanza tra i centri dei rullini, di ½ pollice, cioè circa 12,7 mm; quando detta catena si avvolge attorno ad un pignone nuovo trova la sua sede ideale su una circonferenza corrispondente al centro dei rullini, di valore pari al suo passo moltiplicato per il numero di denti del pignone stesso; ad esempio, su un pignone di 20 denti, questa circonferenza é di 254 mm (12,7 * 20), il corrispondente diametro e raggio sono di 80,89 e 40,445 mm.

5.1.2 - catena usurata

Una catena usurata, quando è sotto sforzo, assume un passo maggiore a causa dei giochi che si sono formati tra i perni ed i rullini; nell'esempio grafico che seguirà è stato considerato (esagerando) un passo di 13 mm cioè 0,3 mm più lungo del valore nominale.

Quando detta catena si avvolge attorno ad un pignone trova la sua sede ideale su una circonferenza di valore più elevato, essendo il suo passo più elevato del valore nominale; su un pignone di 20 denti questa circonferenza é di 260 mm (13 * 20), il corrispondente diametro e raggio sono di 82,80 e 41,40 mm.

5.1.3 - pignone usurato

In un pignone usurato non é cambiato il "passo" lineare tra dente e dente come nella catena, ma é avvenuta una usura dei denti nella parte "spinta" dal rullino della catena in tiraggio, di conseguenza la forma dello spazio tra i denti é cambiata sostanzialmente; il rullino della catena urta ora contro un piano più consumato, più inclinato e tende a salire lungo detto piano.

5.2 - SITUAZIONI DI LAVORO

Le precedenti situazioni vengono ora rappresentate nei disegni che seguono.


 

 

5.2.1 - catena e pignone nuovi

La fig. n.1 illustra una situazione ideale, cioè pignone e catena nuovi, i rullini della catena si adagiano perfettamente sul fondo dello avvallamento tra i denti.

 

 

Figura 1 Catena e pignone nuovi

Si nota che il passo della catena di 12,7 mm, ed il raggio della circonferenza occupata dai centri dei rullini è di 40,44 mm come detto al 5.1.1.

5.2.2 - catena nuova e pignone usurato

Nella fig. n. 2 viene rappresentata la situazione che si crea tra una catena nuova e pignone usurato.

Il rullino della catena che si trova verso la fine del suo percorso sul pignone é il rullino che sicuramente sopporta il massimo sforzo (B nella figura) e tende a slittare verso la cima del dente perché trova davanti a sé un piano più inclinato (consumato) e si stacca dal fondo della gola;  il suo innalzamento corrisponde ad andare a lavorare su una circonferenza di maggior valore.

Abbiamo però visto in precedenza che solo una catena con un passo più lungo può andare a lavorare su una circonferenza maggiore della nominale (a parità di numero di denti) e qui invece siamo in presenza di una catena nuova col passo nominale.

Ciò che in pratica succede é illustrato nella stessa figura 2; le maglie della catena, dente dopo dente, si alzano sempre di più (C,D,E) finché il dente (F) scavalla portandosi al seguito il resto della catena.

 

Figura 2 Catena nuova e pignone usurato


 

5.2.3 - catena usurata e pignone nuovo

 

Per mia esperienza ho notato che una catena usurata può viaggiare abbastanza bene anche su un pignone buono.

 

Questa situazione può sussistere perché la catena si autoassesta su una circonferenza più larga adatta al suo passo; (infatti se la si muove con le mani ci si rende conto della sua "mobilità"), però questo adattamento rimane funzionale fino ad un certo valore di allungamenti del passo, superato un certo valore la circonferenza sulla quale va a lavorare la catena si avvicina troppo al valore di quella della cima dei denti e quindi.......bisogna proprio cambiarla questa catena.

La figura 3 mostra appunto la situazione di lavoro riferita ad una catena usurata avente un passo di 13 mm che si "adagia" su una circonferenza di raggio 41,4 mm.

 

 

Figura 3  Catena usurata e pignone nuovo

 

Lo stesso fenomeno di quasi galleggiamento si può notare meglio osservando e toccando la stessa catena (quando è in tiro) sulla moltiplica, si possono notare benissimo dei vuoti esistenti tra la catena e la periferia della moltiplica.

5.3 - PARTICOLARI

Con la figura 4 che segue si vuole mettere meglio in evidenza la sagoma dei denti di un pignone fortemente usurato confrontata con la sagomatura di partenza.

 

 

Figura 4  Confronto tra profili di denti

Nel disegno il grado di usura dei denti é stato volutamente esagerato per meglio mettere in evidenza la situazione.


 

5.4 - CONCLUSIONE

Una prima conclusione potrebbe essere questa:

se la catena salta, e salterà specialmente quando si usano i pignoni centrali (17, 18,19, i denti più usati), cominciamo a controllare questi pignoni.

 

La seconda conclusione è legata ad una domanda che spesso mi sento fare da amici; « ogni quanto la devo sostituire? ».   Ma in pratica, il problema, non é « ogni quanto », dove per "quanto" si può intendere i chilometri percorsi, ma "quando" si deve sostituire la catena, perché il suo consumo è direttamente legato all'uso che se ne fa, cioè entra in gioco la potenza del pedalatore, l'ambiente ove si pedala, il tipo di pulizia effettuata ecc.

 

Dalle considerazioni fatte finora mi sembra che il parametro da prendere veramente in considerazione é l' allungamento che ha subito la catena; qualche rivista dà l' indicazione di questo allungamento accettabile in 0,06 mm per ogni maglia; é un valore ragionevole che però a mio parere è troppo restrittivo per una bici destinata al turismo, più o meno tranquillo; quindi tutto é da porre ancora in relazione al tipo di uso che se ne fa della bici e, diciamolo, alla borsa del ciclista.

 

Con detto limite di 0,06 mm per ogni maglia, una catena di circa 110 maglie si allungherebbe di  6,6 mm (0,06 mm * 110); io ho sostituito catene ben più allungate, penso che si può arrivare a 0,09 mm per maglia senza compromettere la funzionalità del sistema.

 

La misura dell'allungamento si può effettuare facilmente senza smontare la catena per controllare l'allungamento totale; si opera come segue:

si usa un calibro dotato di puntali per misure interne, con detti puntali si misura la distanza esistente tra i rullini distanti tra loro di 10 maglie (127 mm) più uno spazio (5 mm), questa distanza, per una catena nuova, dovrebbe essere di 132 mm; (durante la misura le 10 maglie vanno tenute in tensione); se invece detto valore supera i 132,6 mm. significa che si é avvicinato il tempo della sostituzione, dopo i 132,8 mm bisogna proprio sostituire.

 

5.4.1 - pulizia catena

A proposito di pulizia della catena mi permetto di consigliare l'uso di  appositi attrezzi che permettono di ottenere in pochi minuti una catena pulita nei minimi particolari senza smontarla.

Descrivo l' attrezzo che uso spesso, il "chain cleaner" della ditta VETTA (fig. 8); questo comprende una vaschetta per il liquido sgrassante e tre spazzole rotanti (messe in moto dalla stessa catena), la fig. 8 praticamente ne rappresenta anche il funzionamento.

Figura 5  Esempio di lavaggio della catena

Inoltre, per mia esperienza personale, consiglio di usare la nafta (gasolio) da motori diesel, la quale pulisce bene e lascia la catena leggermente lubrificata.

 

Aggiungerei una nota quasi curiosa; una catena sporca tende ad essere più "corta", rispetto ad una catena "lavata", questo perché i granelli di sporcizia (sabbia, fango, ecc.) insinuandosi tra i perni ed i rullini tendono a riempire i vuoti provocati dall'usura.   Quindi, ciclisti, se la vostra catena sta avviandosi verso la rottamazione e vi manca poco per arrivare alla fine della brutta stagione, non lavatela, limitatevi a lubrificarla, la sporcizia vi aiuta ad avere una catena apparentemente valida ancora per qualche chilometro.

( Lino Succhi )

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