Nei sistemi lineari, il gioco e l'isteresi sono spesso indicati come lo stesso fenomeno. Ma sebbene entrambi contribuiscano alla perdita di movimento, le loro cause e i metodi di funzionamento sono diversi.
Contraccolpo: il nemico dei sistemi lineari

Il gioco è causato dal gioco, o gioco, tra le parti accoppiate, che introduce una zona morta quando la direzione di marcia viene invertita. Nella zona morta non si verifica alcun movimento finché non viene eliminato il gioco tra le parti accoppiate.

I componenti che tipicamente presentano gioco includono viti a ricircolo di sfere, viti di comando, sistemi di cinghie e pulegge e ingranaggi. Nei sistemi di cuscinetti a ricircolo, l'applicazione del precarico può ridurre o eliminare il gioco eliminando il gioco tra le sfere (o i rulli) e le piste. Alcuni sistemi senza ricircolo utilizzano metodi alternativi, come molle o chiocciole appositamente progettate, per ridurre o eliminare il gioco.

Oppure lo è?

Sebbene il gioco sia generalmente visto come una caratteristica negativa dei sistemi meccanici, non è sempre dannoso. Innanzitutto, produrre componenti completamente privi di gioco è costoso e, nella maggior parte dei casi, poco pratico. E i metodi di riduzione del gioco aumentano inevitabilmente l’attrito e l’usura. Se è possibile tollerare un certo gioco nell'applicazione, i componenti disponibili saranno meno costosi, più facilmente disponibili e, in molti casi, avranno una durata più lunga. Negli ingranaggi e nei cambi, è necessario un certo gioco per consentire agli ingranaggi di ingranare senza sollecitare eccessivamente i denti degli ingranaggi e aumentare l'attrito.
Cos'è l'isteresi?

L'isteresi è spesso associata ai sistemi magnetici e si manifesta nei motori elettrici come perdita di isteresi. In parole povere, l'isteresi è la relazione tra la reazione di un materiale a un carico iniziale (o forza magnetizzante) e il recupero del materiale una volta rimosso il carico (o forza magnetizzante). Ad esempio, quando il ferro è magnetizzato da un campo esterno, la magnetizzazione del ferro resta indietro rispetto alla forza magnetizzante. Quando la forza magnetizzante viene rimossa, il ferro conserva una certa quantità di magnetismo. In altre parole, il ferro non ritorna completamente al suo stato non magnetizzato a meno che non venga applicata una forza magnetizzante opposta.

Nei sistemi meccanici, l'isteresi è correlata all'elasticità del materiale. Ad esempio, quando le sfere d'acciaio in una chiocciola si spostano dalla zona non portante alla zona portante, le forze a cui sono sottoposte aumentano, causandone una leggera deformazione. Ma a causa delle proprietà elastiche dell'acciaio, le sfere non ritornano completamente alla loro forma originale quando ritornano nella zona non portante della chiocciola. Questa deformazione persistente e microscopica è dovuta all'isteresi.

L'isteresi influisce anche sul comportamento degli alberi di trasmissione nei sistemi meccanici. Quando una coppia (una forza di torsione) viene applicata a un albero, produce uno stress interno e fa sì che l'albero cambi forma. Questo cambiamento di forma viene definito deformazione (o deformazione torsionale, nel caso del carico torsionale). Nei materiali perfettamente elastici la relazione tra sforzo e deformazione è lineare. Ma pochi materiali sono perfettamente elastici e l’anelasticità dei materiali conferisce loro una curva sforzo-deformazione non lineare. Questo comportamento non lineare con l'aumento e la diminuzione delle forze è denominato isteresi.
Quando è importante l'isteresi nei sistemi lineari?

In tutte le fasi meccaniche, tranne quelle di massima precisione, l'isteresi ha un effetto trascurabile sulla precisione di posizionamento e sulla ripetibilità e, nella maggior parte dei casi, gli effetti del gioco superano di gran lunga quelli dell'isteresi. Tuttavia, gli attuatori piezoelettrici, che si affidano alla deformazione del materiale per produrre il movimento, possono sperimentare un'isteresi compresa tra il 10 e il 15% del movimento comandato. Il funzionamento degli attuatori piezoelettrici in un sistema a circuito chiuso può ridurre o eliminare gli effetti di isteresi.