luglio 08, 2024
Questa guida sugli ingranaggi meccanici illustra i tipi, le applicazioni, i parametri e le definizioni di questi componenti.Una conoscenza approfondita è sempre la chiave per raggiungere la massima efficienza e qualità!
Cosa sono gli ingranaggi meccanici?
Prima di ulteriori approfondimenti, è utile specificare bene cosa sono gli ingranaggi meccanici.
Si tratta di dispositivi indispensabili, cruciali nei motori perché trasmettono la velocità, permettono la sua variazione e cambiano la direzione del movimento.
Ma come sono fatti questi componenti meccanici CNC?
Gli ingranaggi presentano ruote dentate che ingranano tra loro, consentendo la trasmissione della velocità.
Sono elementi di una macchina che hanno generalmente un corpo cilindrico o conico, con dentature su tutto il corpo.
Caratteristiche fondamentali di un ingranaggio sono: interasse ridotto, rapporto di trasmissione costante, coppia trasmissibile elevata e rapporti di trasmissione elevati con limitato ingombro.
Una prima classificazione può essere operata considerando fattori come la posizione degli assi, il tipo di dentatura, la forma e posizione delle ruote.
In base a ciò possiamo distinguere:
Parametri degli ingranaggi
I parametri degli ingranaggi sono fondamentali per una progettazione CNC efficace, che dunque garantisca performance adeguate e durabilità del pezzo meccanico.
I principali:
Forma.
Solitamente gli ingranaggi sono cilindrici.
Sono disponibili forme ellittiche, coniche, triangolari e quadrate.
Angolo di torsione.
Si tratta dell'angolo di inclinazione del dente dell'ingranaggio rispetto all'asse del cilindro.
Incrementando l'angolo di torsione aumenta la direzione di spinta, che si fa maggiormente significativa.
Direzione della torsione.
La direzione della torsione è fondamentale perché essa dev’essere opposta tra gli ingranaggi affinché possa generarsi la trasmissione di potenza.
Ad esempio, due ingranaggi elicoidali con denti che si muovono in una sola direzione non si ingranano.
Tuttavia fanno eccezione gli ingranaggi a vite e a vite senza fine, che nonostante siano unidirezionali, riescono a ingranare tra loro.
Numero dei denti.
Il numero dei denti è un parametro in stretta correlazione con la dimensione dell’ingranaggio meccanico ed è fondamentale per calcolare la sua velocità.
Essa è frutto di un rapporto:
Numero di denti dell'ingranaggio di ingresso / Numero di denti dell'ingranaggio di uscita.
Configurazione assi.
Gli ingranaggi meccanici con configurazione ad assi paralleli mantengono una posizione parallela con gli alberi che ruotano nella direzione opposta.
Al contrario, gli ingranaggi con assi non paralleli tagliano su piani diversi e si intersecano sullo stesso piano.
Inoltre, le configurazioni di ingranaggi paralleli e intersecanti mostrano maggiore velocità ed efficienza rispetto agli ingranaggi non paralleli.
Modulo.
Il modulo è un parametro che indica le dimensioni del dente.
Il suo valore è ottenibile tramite un rapporto:
Diametro primitivo / Numero di denti.
Ingranaggi meccanica di precisione: tipi
Gli ingranaggi della meccanica di precisione, come accennato, possono essere di diversi tipi. Ciascuno con le sue caratteristiche e proprietà.
I più comuni sono:
Ingranaggio conico.
Dalla forma conica e i denti che circondano il corpo, questa tipologia trasferisce la forza tra alberi che si intersecano perpendicolarmente o con un angolo particolare, a rapporti di velocità più elevati.
Questo tipo è ulteriormente classificabile in sottocategorie.
Ci sono infatti gli ingranaggi conici dritti, obliqui e a spirale.
Nei primi i denti sono diritti, mentre il passo dell'ingranaggio è conico; funzionano a velocità incredibilmente elevate e possono trasferire potenza tra alberi perpendicolari.
Nei secondi il rapporto di velocità è pari a 1; possono cambiare la direzione della trasmissione di potenza senza alterare la velocità.
Nei terzi vi è una curva nella linea dei denti, che si adatta a eccellenti punti di contatto tra i denti dell'ingranaggio; ciò si traduce in una marcia più potente con una trasmissione senza interruzioni.
Ingranaggio elicoidale.
Dalla forma elicoidale, i suoi denti sono disposti ad angolo o inclinati rispetto all'albero.
Inoltre, gli ingranaggi elicoidali producono meno rumore, funzionano senza intoppi e possono gestire carichi maggiori.
Anche qui ci sono sottotipi, ovvero quelli singoli o doppi e quelli a vite.
Nel primo caso si distinguono in base ai denti su una o entrambe le eliche.
I secondi sono spesso disponibili in coppie e lavorano con un angolo di torsione di 45º; hanno bassa capacità di carico.
Ingranaggio cilindrico.
Dal design semplice, è quello più comunemente usato.
I denti degli ingranaggi cilindrici sono paralleli all'asse dell'albero e trasmettono la potenza tra alberi paralleli quando collegati con un altro ingranaggio cilindrico.
La trasmissione di potenza è molto efficiente, così come quella di movimento.
Gli ingranaggi cilindrici differiscono dagli altri tipi perché non trasferiscono il carico in direzione assiale.
Sono ideali per applicazioni a bassa velocità: pompe e motori a ingranaggi, riduttori di velocità e sistemi di trasporto.
Ingranaggio a vite senza fine.
Questa tipologia comprende due componenti principali: la ruota elicoidale e la vite senza fine (l'albero e l'ingranaggio accoppiato).
Qui l'albero ha un taglio a vite, simile a un trapano, e non si interseca.
La trasmissione spesso avviene in modo silenzioso e fluido poiché si verifica un minore attrito tra le ruote elicoidali dure e morbide.
Tuttavia, gli ingranaggi a vite senza fine non sono ideali per operazioni estreme o ad alta velocità poiché non sono il tipo più efficiente.
Sono comunemente usati nelle macchine agricole.
Ingranaggio a cremagliera e pignone.
La cremagliera e il pignone sono forniti in coppia composta da due ingranaggi circolari: il pignone ingrana un ingranaggio di linea (una cremagliera).
Queste coppie convertono il movimento rotatorio in lineare.
Tale tipologia viene usata principalmente nei sistemi di sterzo delle automobili. È disponibile con ingranaggi elicoidali o diritti.
Applicazioni ingranaggi CNC
Infine, non può mancare una panoramica sulle applicazioni degli ingranaggi CNC.
Essi trovano destinazione d’uso in una moltitudine di industrie.
Tra queste, vi è il settore automobilistico.
Tali componenti meccanici CNC vengono usati per diverse parti delle automobili, come differenziali, sistemi di trasmissione e di sterzo.
Aiutano a controllare la velocità, cambiare direzione e trasmettere potenza tra i componenti.
Un altro settore è quello aerospaziale.
Qui trovano impiego nei motori degli aerei e nei sistemi di carrello di atterraggio. Vengono utilizzati anche come meccanismi di controllo per una trasmissione efficiente della potenza e movimenti precisi.
Vi è poi l’industria marina, dove rappresentano componenti vitali dei sistemi di propulsione come i motori fuoribordo.
Aiutano a convertire la potenza del motore in forza di spinta.
Gli ingranaggi meccanici CNC trovano poi applicazione nei macchinari industriali di vario genere.
Infatti trasferiscono movimento e potenza tra alberi rotanti in macchine come sistemi di trasporto, macchine tessili, attrezzature per l'imballaggio e macchine da stampa.
Infine, c’è il settore edile.
Macchinari pesanti come gru, escavatori e caricatori si affidano a ingranaggi meccanici CNC per eseguire diverse funzioni, come il funzionamento di sistemi idraulici, la guida di cingoli e il sollevamento di carichi.
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