Tipi di trasmissione degli ingranaggi: struttura, caratteristiche e applicazioni
Gli azionamenti a ingranaggi sono componenti fondamentali dei sistemi di trasmissione meccanica, che offrono una regolazione precisa della velocità, la conversione della coppia e il controllo direzionale.rientrano in quattro categorie principali con caratteristiche distinte per casi di utilizzo industriali e automobilistici.
1. Azionamenti di ingranaggi per alberi paralleli
Ideale per la trasmissione di potenza in linea, questo gruppo comprende quattro progetti comuni.
1.1 Ingranaggi a spinta
Struttura: denti dritti paralleli all'asse; reticolazione esterna tra alberi paralleli.
Caratteristiche: facile da fabbricare, a basso costo, senza spinta assiale; basso rapporto di contatto, alto rumore, non adatto ad alte velocità.
Parametri chiave: rapporto i = 1·5; velocità di superficie v ≤ 3 m/s (5·8 m/s per l'alta precisione); efficienza η = 0,95·0.97; modulo m = 1 ‰ 10 mm.
Applicazioni: macchine a bassa velocità e leggere (convogliatori, macchine utensili di base, macchine agricole).
1.2 Ingranaggi elicoidali
Struttura: angolo di elica 8° ≈ 20°; reticolazione graduale per un funzionamento regolare.
Caratteristiche: funzionamento silenzioso e stabile; capacità di carico superiore del 20% al 30% rispetto agli ingranaggi a spinta; spinta assiale presente (richiede cuscinetti a spinta).
Parametri chiave: rapporto i = 1·8; velocità v = 25·30 m/s (40·50 m/s per gli attrezzi a terra); efficienza η = 0,97·0.99; angolo di elica β = 12° ≈ 15°.
Applicazioni: velocità media-alta, carico medio-pesante (ingranaggi, trasmissioni automobilistiche, ventilatori, compressori).
1.3 Ingranaggi di aringhe
Struttura: i denti simmetrici a doppia elica "herringbone" annullano la spinta assiale.
Caratteristiche: assenza di carico assiale; capacità superiore del 30%-50% rispetto agli ingranaggi elicoidali; ottima liscezza; lavorazione complessa e elevato costo.
Parametri chiave: rapporto i = 1·10; efficienza η ≥ 0.98; modulo m = 315 mm.
Applicazioni: Industria pesante (roditori, macchine minerarie, riduttori principali marini).
1.4 Motori di trasmissione interni
Struttura: gli anelli interni si mescolano con un piccolo pignone; stessa direzione di rotazione.
Caratteristiche: bassa usura, movimento liscio; utilizzo dello spazio 30%~50% superiore rispetto agli ingranaggi esterni.
Parametri chiave: rapporto i = 1,57 mm; modulo m = 1,58 mm.
Applicazioni: riduttori planetari, gru, azionamenti compatti.
2. Traccianti di trasmissioni a tracciato
Utilizzato per il cambio di direzione ad angolo retto (90°).
2.1 Ingranaggi a gomma dritto
Struttura: denti conici retti; alberi intersecati a 90°.
Caratteristiche: struttura semplice, facile installazione; basso rapporto di contatto, rumore, carico limitato.
Parametri chiave: rapporto i = 1·3; velocità v ≤ 5 m/s; efficienza η = 0,94·0.96; modulo m = 2?? 8 mm.
Applicazioni: inversione di carico leggero a bassa velocità (ausiliari per macchine utensili, macchine agricole).
2.2 Ingranaggi a gomma a spirale
Struttura: traccia curva dei denti; area di contatto 2×3 volte superiore a quella degli ingranaggi a scanalatura dritta.
Caratteristiche: liscia, bassa rumorosità; capacità superiore del 30%/40%; elevata spinta assiale, rigorosi requisiti di precisione.
Parametri chiave: rapporto i = 1·6; velocità v ≥ 40 m/s (massimo 60 m/s); efficienza η = 0,96·0.98; modulo m = 3·12 mm.
Applicazioni: sterzo pesante ad alta velocità (assi automobilistici, macchinari da costruzione, cambio marittimo).
3. Azionamento degli ingranaggi dell'asse incrociato
Per trasmissioni di potenza non parallele e non interseganti.
3.1 Ingranaggi elicoidali incrociati
Struttura: alberi incrociati a 90°; contatto puntale tra i denti.
Caratteristiche: disposizione flessibile, design semplice; elevata tensione di contatto, bassa efficienza, bassa coppia (≤ 500 N·m).
Parametri chiave: rapporto i = 1·10; efficienza η = 0,85·0.90; modulo m = 1 ‰ 5 mm.
Applicazioni: motori ausiliari leggeri (strumenti, macchine per l'industria leggera).
3.2 Motori di ingranaggi a vermi
Struttura: alberi incrociati a 90°; vermi con 1 ‰ 4 partenze.
Caratteristiche: elevato rapporto tra uno stadio e l'altro, ultra-silenzioso; auto-blocco (inizio singolo); alto attrito di scorrimento, minore efficienza; ruote a vermi in bronzo.
Parametri chiave: rapporto i = 8 ¢80; single-start η = 0,70 ¢0.75, multi-start η = 0,80 ‰ 0.92; distanza centrale a = 20 ∼ 200 mm.
Applicazioni: grande proporzione, auto-bloccaggio, utilizzi limitati in termini di spazio (ascensori, valvole, alimentatori delle macchine utensili).
3.3 Ingranaggi ipoidi
Struttura: alberi offset non intersecati; superfici dentali curve, contatto di superficie.
Caratteristiche: più liscia e resistente rispetto agli ingranaggi a guinzaglio a spirale; altezza di montaggio inferiore; richiede lubrificante a pressione estrema.
Parametri chiave: rapporto i = 3·10; spostamento e = 5·50 mm; modulo m = 3·10 mm.
Applicazioni: assi di trazione dei veicoli (auto, SUV, camion).
4- Azionamenti di trasmissione planetaria speciali.
Per scenari compatti, ad alto rapporto e ad alta precisione.
4.1 Differenze di denti di piccole dimensioni Azionamenti planetari
Struttura: ingranaggio a anello fisso, ingranaggio planetario, ingresso eccentrico; differenza dentale Δz = 1 ‰ 4.
Caratteristiche: grande rapporto, compatto (30% più piccolo dei riduttori standard), elevata resistenza agli urti; elevato carico radiale.
Parametri chiave: rapporto i = 10 ‰ 100; efficienza η = 0,90 ‰ 0.96.
Applicazioni: apparecchiature compatte a bassa velocità ad alta coppia (miscelatori, macchine minerarie, trasportatori).
4.2 Ingranaggi di trasmissione armonici
Struttura: spline circolare, flexspline, generatore d'onde; differenza dentale = 1?? 2.
Caratteristiche: rapporto ultra elevato, piccolo, leggero, precisione (backlash <1′), impermeabile alla polvere; flexspline sensibile alla fatica, scarsa resistenza agli urti.
Parametri chiave: rapporto i = 50 ‰ 500; efficienza η = 0,90 ‰ 0.95; precisione di posizionamento in secondi d'arco.
Applicazioni: piccoli dispositivi ad alta precisione (articolazioni di robot, aerospaziale, strumenti medici).
Riepilogo della guida alla selezione
Cargo leggero a bassa velocità → ingranaggi a spinta; carico pesante a media-alta velocità → ingranaggi elicoidali; carico estremamente pesante → ingranaggi a spirale.
Guida ad angolo retto: bassa velocità → ingranaggi a guinzaglio retto; alta velocità → ingranaggi a guinzaglio a spirale.
Rapporto elevato + autobloccaggio → motori a vermi; assi del veicolo → ingranaggi ipoidi.
Compatto a bassa velocità con coppia elevata → piccoli azionamenti a differenze dentali; alta precisione → azionamenti armonici.