Riduzione degli ingranaggi

Riduzione degli ingranaggi. Un termine familiare a molti, ma cosa significa in realtà?

In superficie, può sembrare che gli ingranaggi siano “ridotti” in quantità o dimensioni, il che è parzialmente vero. Quando una macchina rotante come un motore o un motore elettrico ha bisogno di ridurre la velocità di uscita e/o aumentare la coppia, gli ingranaggi sono comunemente usati per ottenere il risultato desiderato. La “riduzione” degli ingranaggi si riferisce specificamente alla velocità della macchina rotante; la velocità di rotazione della macchina rotante viene “ridotta” dividendola per un rapporto di ingranaggi maggiore di 1:1. Un rapporto di riduzione superiore a 1:1 si ottiene quando un ingranaggio più piccolo (di dimensioni ridotte) con un minor numero di denti ingrana e aziona un ingranaggio più grande con un maggior numero di denti.

La riduzione dell’ingranaggio ha l’effetto opposto sulla coppia. La coppia in uscita della macchina rotante viene aumentata moltiplicando la coppia per il rapporto di trasmissione, meno alcune perdite di efficienza.

Mentre in molte applicazioni la riduzione di marcia riduce la velocità e aumenta la coppia, in altre applicazioni la riduzione di marcia viene usata per aumentare la velocità e ridurre la coppia. I generatori nelle turbine eoliche usano la riduzione a ingranaggi in questo modo per convertire una velocità relativamente lenta delle pale della turbina in una velocità elevata in grado di generare elettricità. Queste applicazioni usano riduttori che sono assemblati in modo opposto a quelli delle applicazioni che riducono la velocità e aumentano la coppia.

Come si ottiene la riduzione degli ingranaggi? Molti tipi di riduttori sono in grado di ottenere una riduzione di velocità, compresi, ma non solo, i riduttori ad assi paralleli, planetari e a vite senza fine. Nei riduttori (o riduttori) ad assi paralleli, un pignone con un certo numero di denti si ingrana e guida un ingranaggio più grande con un numero maggiore di denti. La “riduzione” o rapporto di trasmissione si calcola dividendo il numero di denti dell’ingranaggio grande per il numero di denti dell’ingranaggio piccolo. Per esempio, se un motore elettrico aziona un pignone a 13 denti che si ingrana con un ingranaggio a 65 denti, si ottiene una riduzione di 5:1 (65 / 13 = 5). Se la velocità del motore elettrico è di 3.450 giri/min, il riduttore riduce questa velocità di cinque volte fino a 690 giri/min. Se la coppia del motore è di 10 lb-in, il riduttore aumenta questa coppia di un fattore di cinque a 50 lb-in (prima di sottrarre le perdite di efficienza del riduttore).

I riduttori ad assi paralleli spesso contengono gruppi di ingranaggi multipli aumentando così la riduzione. La riduzione totale del cambio (rapporto) è determinata moltiplicando ogni singolo rapporto di cambio da ogni stadio del set di ingranaggi. Se un cambio contiene ingranaggi 3:1, 4:1 e 5:1, il rapporto totale è 60:1 (3 x 4 x 5 = 60). Nel nostro esempio qui sopra, il motore elettrico a 3.450 giri/min avrebbe la sua velocità ridotta a 57,5 giri/min utilizzando un cambio 60:1. La coppia del motore elettrico di 10 lb-in verrebbe aumentata a 600 lb-in (prima delle perdite di efficienza).

Se un pignone e il suo ingranaggio corrispondente hanno lo stesso numero di denti, non si verifica alcuna riduzione e il rapporto di trasmissione è 1:1. L’ingranaggio è chiamato folle e la sua funzione primaria è quella di cambiare il senso di rotazione piuttosto che diminuire la velocità o aumentare la coppia.

Calcolare il rapporto di trasmissione in un riduttore epicicloidale è meno intuitivo in quanto dipende dal numero di denti degli ingranaggi solari e ad anello. Gli ingranaggi planetari fungono da folle e non influenzano il rapporto di trasmissione. Il rapporto del riduttore planetario è uguale alla somma del numero di denti del sole e dell’anello diviso per il numero di denti dell’ingranaggio solare. Per esempio, un set planetario con un ingranaggio solare da 12 denti e un ingranaggio ad anello da 72 denti ha un rapporto di trasmissione di 7:1 (/12 = 7). I set di ingranaggi planetari possono raggiungere rapporti da circa 3:1 a circa 11:1. Se è necessaria una maggiore riduzione, si possono usare ulteriori stadi planetari.

La riduzione degli ingranaggi in una trasmissione a vite senza fine ad angolo retto dipende dal numero di filetti o “partenze” sulla vite senza fine e dal numero di denti sulla ruota a vite corrispondente. Se la vite senza fine ha due partenze e la ruota corrispondente ha 50 denti, il rapporto di riduzione risultante è 25:1 (50 / 2 = 25).

Quando una macchina rotativa come un motore o un motore elettrico non può fornire la velocità di uscita o la coppia desiderata, un riduttore può fornire una buona soluzione. Albero parallelo, planetario, vite senza fine ad angolo retto sono i tipi di riduttori comuni per ottenere una riduzione degli ingranaggi. Contattate Groschopp oggi stesso per tutte le vostre domande sulla riduzione degli ingranaggi.