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Trasmissione a ingranaggi: Principi di progettazione, calcolo delle forze e applicazioni di coppie di ingranaggi leggere ad alta velocità

Le coppie di ingranaggi ad alta velocità a carico leggero sono componenti cruciali nei moderni sistemi di trasmissione di precisione, ampiamente utilizzati nei settori delle apparecchiature di fascia alta come motori aerei, turbine a gas, macchine utensili ad alta velocità,a differenza degli ingranaggi a bassa velocità per carichi pesanti, questo tipo di sistema di trasmissione è caratterizzato da una velocità di rotazione elevata (di solito > 3000 giri/min) e da una coppia bassa,e il suo concetto di progettazione e i requisiti di prestazione hanno particolarità significativeQuesto articolo presenta principalmente i principi di progettazione, i metodi di calcolo della forza e gli scenari di applicazione tipici delle coppie di ingranaggi ad alta velocità a carico leggero.

1Caratteristiche e classificazione delle coppie di ingranaggi leggeri ad alta velocità

1.1 Caratteristiche principali

Le coppie di ingranaggi ad alta velocità a carico leggero presentano le seguenti caratteristiche:

Velocità di rotazione estremamente elevata (la velocità lineare può raggiungere i 50-150 m/s)
carico relativamente basso (la tensione di contatto della superficie dei denti è di solito < 800 MPa)
Richieste di alta precisione (precisione di grado ISO 3-5)
Requisiti di prestazione dinamica rigorosi (basse vibrazioni, basso rumore)
Alti requisiti per il controllo dell'innalzamento della temperatura (per evitare che la deformazione termica influisca sulla maglia)
Domanda importante di design leggero

1.2 Metodi di classificazione

Per tipo di attrezzatura

Ingranaggi a spinta
Ingranaggi a elica (denti a elica singola, denti a elica doppia)
Macchine per la lavorazione del ferro
Gie a gomma (denti dritti, denti a spirale)

Per tipo di materiale

Ingranaggi metallici (acciaio legato, lega di titanio, ecc.)
Ingranaggi non metallici (plastiche di ingegneria, materiali compositi)
Strumenti per la lavorazione del metallo

Trasmissione a ingranaggi: Principi di progettazione, calcolo delle forze e applicazioni di coppie di ingranaggi leggere ad alta velocità

2. Progettazione di coppie di ingranaggi leggeri ad alta velocità

2.1 Criteri fondamentali di progettazione

La progettazione degli ingranaggi leggeri ad alta velocità deve soddisfare i seguenti criteri principali:

Criterio di equilibrio dinamico: assicurare che le vibrazioni durante il funzionamento ad alta velocità siano controllate entro il range ammissibile.
Criterio di bilanciamento termico: controllare l'aumento della temperatura della maglia per evitare l'impatto della deformazione termica.
Criterio di conservazione della precisione: garantire la stabilità della precisione durante il funzionamento a lungo termine.
Criterio di durata della fatica: sebbene il carico sia relativamente leggero, è comunque necessario considerare la fatica a ciclo elevato.
Criterio di controllo del rumore: soddisfare requisiti di prestazione acustica di elevato livello.

2.2 Principi di progettazione dei parametri chiave

Selezione del modulo

Di solito vengono utilizzati moduli di piccole dimensioni (0,5-3 mm).
Deve soddisfare il requisito: m ≥ (0,01-0,02) a, dove "a" è la distanza centrale.