Gli ingranaggi sono fondamentali in molti sistemi meccanici perché fungono da mezzo principale per trasmettere la coppia e regolare la velocità di rotazione. Queste macchine sono fondamentali per dispositivi come orologi semplici e moderni settore automobilistico trasmissioni.
Lo scopo di questa guida è discutere vari tipi di ingranaggi. Diversi design di ingranaggi hanno applicazioni e vantaggi unici adatti a requisiti e sfide meccanici specifici. Dalla semplicità degli ingranaggi cilindrici alle complesse direzioni degli ingranaggi elicoidali, le sottigliezze e le specifiche tecniche di ogni classificazione saranno ampiamente esaminate.
Ingranaggi cilindrici
Questi sono il tipo di ingranaggi più semplici e comunemente utilizzati che trasmettono il movimento rotatorio tra alberi paralleli. Hanno denti cilindrici, posizionati parallelamente all'asse dell'albero. I denti di questi ingranaggi appaiono uniformemente distanziati sulle loro circonferenze con profilo dei denti tipicamente a forma di evolvente.
Caratteristiche degli ingranaggi cilindrici
1. Forma cilindrica
2.Denti paralleli all'asse dell'albero
3. Profilo del dente ad evolvente (comunemente impiegato)
4.Funzionamento ad alberi paralleli
5.Il movimento può essere trasmesso in entrambe le direzioni
Applicazioni degli ingranaggi cilindrici
Grazie alla loro semplicità, al rapporto costo-efficacia e alla capacità di trasmettere il movimento tra assi paralleli, gli ingranaggi cilindrici trovano ampio utilizzo in un'ampia gamma di sistemi e settori meccanici, tra cui:
- Trasmissioni e differenziali automobilistici
- Macchinari industriali (sistemi di trasporto, macchine da stampa, ecc.)
- Orologi e dispositivi per cronometrare
- Robotica e sistemi di automazione
- Elettrodomestici (lavatrici, frullatori, ecc.)
- Macchine utensili (torni, fresatrici, ecc.)
- Applicazioni aerospaziali (attuatori di aerei, sistemi di controllo, ecc.)
Vantaggi e Svantaggi
vantaggi:
Semplice progettazione e costruzione
Economico da produrre
Efficienza di trasmissione molto elevata all'interno di alberi paralleli
In base a ciò sono disponibili diverse dimensioni e materiali
Può trasmettere il movimento in entrambe le direzioni.
svantaggi:
Limitato alla trasmissione del movimento tra alberi paralleli.
Inoltre genera molto rumore e vibrazioni soprattutto alle alte velocità.
È necessario un allineamento preciso degli alberi.
Rispetto ad altri tipi di ingranaggi, ha una capacità di carico limitata.
A velocità o carichi elevati, si usurano e subiscono interferenze tra i denti.
Ingranaggi elicoidali
A differenza degli ingranaggi cilindrici che hanno denti paralleli al loro asse di rotazione, gli ingranaggi elicoidali hanno denti tagliati su un angolo o elica lungo la faccia dell'ingranaggio in modo che formino uno schema a spirale attorno al loro corpo a differenza di quelli con ingranaggi diritti.
Le caratteristiche principali degli ingranaggi elicoidali includono:
- Denti angolati o elicoidali.
- I denti formano un disegno a spirale lungo la faccia dell'ingranaggio.
- Può funzionare con alberi paralleli o incrociati.
- Funzionamento regolare e silenzioso rispetto agli ingranaggi cilindrici.
Vantaggi rispetto agli ingranaggi cilindrici
Rispetto ai tradizionali ingranaggi cilindrici, quelli elicoidali offrono numerosi vantaggi tra cui:
1.Funzionamento più fluido e silenzioso: l'interazione graduale dei denti angolati può essere vista in prestazioni più fluide e silenziose rispetto a quando quelli con ingranaggi diritti si ingranano insieme all'improvviso come farebbero gli accoppiamenti con ingranaggi cilindrici.
2.Maggiore capacità di carico: un'ampia area di contatto si ottiene avendo denti angolati, aumentando così la capacità di carico per i sistemi di ingranaggi elicoidali.
3. Capacità di spinta assiale: sono in grado di gestire carichi di spinta assiale, il che significa che possono essere utilizzati dove si verificano forze assiali (Csmie et al., 2016).
4. Capacità di alberi incrociati: può trasferire potenza tra alberi non paralleli rendendola applicabile in varie aree.
5.Maggiore efficienza: questo perché, a differenza degli ingranaggi cilindrici che si ingranano bruscamente tra loro, gli ingranaggi elicoidali subiscono un impegno graduale dei denti che porta ad una maggiore efficienza di trasmissione della potenza.
Usi comuni degli ingranaggi elicoidali
- Trasmissioni e differenziali automobilistici
- Macchinari industriali (trasportatori, compressori, pompe, ecc.)
- Attrezzature pesanti (macchine edili, attrezzature minerarie, ecc.)
- Sistemi di trasmissione di potenza
- Applicazioni aerospaziali (trasmissioni di aerei, attuatori, ecc.)
- Sistemi di propulsione marina
- Laminatoi e apparecchiature per la lavorazione dell'acciaio
Ingranaggi conici
Questi tipi di ingranaggi vengono utilizzati per trasmettere il movimento rotatorio tra una coppia di alberi che si intersecano con un angolo, comunemente indicato come 90 gradi. Questi ultimi hanno forma conica con denti tagliati obliquamente verso l'asse di rotazione.
Tipi di ingranaggi conici
Sono presenti due tipi chiave per gli ingranaggi conici come di seguito:
Ingranaggi conici diritti: possiedono denti dritti che li rendono di forma conica in modo da poter trasmettere il movimento tra due alberi che si intersecano ad angolo retto.
Ingranaggi conici a spirale: questi hanno denti ricurvi che avvolgono un cono a spirale e sono stati progettati in questo modo per funzionare in modo più silenzioso di quelli a spirale dritta pur essendo in grado di lavorare a velocità e carichi più elevati senza danni o rischi di usura.
Applicazioni
1.Industria automobilistica – Sistemi differenziali, meccanismi di sterzo, trasmissioni
2.Industria aerospaziale: sistemi di carrelli di atterraggio per aerei, trasmissioni per elicotteri, ecc.
3.Macchine industriali: sistemi di trasporto, macchine da stampa, altre attrezzature industriali
4. Applicazioni marittime: sistemi di propulsione navale, meccanismi del timone, tra gli altri
5.Attrezzature minerarie e edili come escavatori, gru ecc.
6. Sistemi di trasmissione di potenza: riduttori, riduttori di velocità, varie applicazioni di trasmissione di potenza
Altri tipi di ingranaggi
Ingranaggi a cremagliera e pignone
Un sistema di ingranaggi a pignone e cremagliera è un tipo di attuatore lineare che converte il movimento rotatorio in movimento lineare. Comprende un pignone rotondo che ingrana con una barra lineare su cui sono tagliati un assortimento di denti.
Durante la rotazione, il pignone entra in contatto con i denti della cremagliera provocando così il movimento della cremagliera in una direzione. Al contrario, il movimento della cremagliera porterà alla rotazione di un pignone.
Alcuni usi comuni per gli ingranaggi a cremagliera e pignone includono:
- Sistemi di sterzo nelle automobili
- Attuatori utilizzati nelle macchine industriali
- Meccanismi di sollevamento e sistemi di posizionamento
- Cancelli e porte scorrevoli
Ingranaggi interni
Gli ingranaggi interni sono tipi di ingranaggi i cui denti sono tagliati all'interno di un semilavorato circolare anziché all'esterno di esso. Questi vengono utilizzati principalmente insieme a un ingranaggio esterno i cui denti ingranano con i denti interni dell'ingranaggio interno.
Nei sistemi di ingranaggi planetari, gli ingranaggi interni spesso fungono da sole centrale attorno al quale si innestano diversi ingranaggi planetari tra loro e con un anello esterno.
Per esempio:
1. Trasmissioni automobilistiche (riduttori epicicloidali)
2.Ingranaggi differenziali
3. Riduttori o cambi di velocità
4.Robotica e sistemi di automazione
Ingranaggi non circolari
Gli ingranaggi non circolari sono quelli che non hanno forme circolari come suggerisce il nome. Possiedono profili appositamente progettati che consentono loro di avere schemi di movimento specifici o rapporti variabili tra le diverse parti.
Questi possono includere:
1. Ingranaggi ellittici: qui c'è un rapporto variabile e un movimento oscillatorio perché questi ingranaggi ellittici di forma non circolare attraversano questa fase trasmettendo potenza da un punto a un altro.
2. Ingranaggi ipocicloidali: questo tipo ha anche un profilo dei denti unico che aiuta il controllo preciso del movimento insieme a rapporti di trasmissione variabili.
3. Ingranaggi ovali: come nell'esempio precedente, gli ingranaggi ovali hanno una forma ovale che porta al movimento oscillatorio e ai rapporti di trasmissione variabili.
Gli ingranaggi non circolari vengono utilizzati in contesti in cui sono necessari schemi di movimento specifici o rapporti di trasmissione variabili, ad esempio:
1.Sistemi a camme meccaniche
2.Meccanismi di indicizzazione
3.Robotica e sistemi di automazione
4.Macchine specializzate con precisi requisiti di controllo del movimento.
Materiali e produzione degli ingranaggi
Materiali Necessari
Gli ingranaggi sono generalmente realizzati con materiali che possono sopportare elevati livelli di stress e usura. I materiali degli ingranaggi comunemente utilizzati possono includere:
- Acciaio: il materiale più comune grazie alla sua elevata resistenza, durata e capacità di essere trattato termicamente per proprietà migliorate.
- Acciaio al carbonio: economico e adatto per applicazioni con resistenza moderata.
- Acciaio legato: proprietà migliorate grazie all'aggiunta di elementi come cromo, nichel e molibdeno.
- Acciaio inossidabile: eccellente resistenza alla corrosione, adatto per ambienti in cui la ruggine è un problema.
- Ghisa: utilizzata per ingranaggi di grandi dimensioni e per impieghi gravosi dove sono importanti un'elevata resistenza all'usura e un basso costo.
- Bronzo: buona resistenza all'usura e basso attrito, spesso utilizzato negli ingranaggi a vite senza fine e negli ingranaggi in applicazioni a carico elevato e a bassa velocità
Processo di produzione
Casting -Adatto per ingranaggi di grandi dimensioni o piccoli volumi di produzione soprattutto con ghisa o bronzo come materiali.
Forgiatura – Questo metodo potente modella i metalli in metalli resistenti, utilizzati principalmente su ingranaggi in acciaio.
lavorazione a macchina– Abbraccia in particolare i processi di taglio che comportano la rettifica per ottenere con precisione la forma desiderata del pezzo grezzo dell'ingranaggio.
dentatura – il modo più comune di tagliare i denti degli ingranaggi.
Fresatura– Questo processo viene utilizzato nella produzione di denti di ingranaggi, altri profili, tra gli altri.
Rettifica– Viene utilizzato per garantire la precisione degli ingranaggi e una finitura superficiale liscia, in particolare sugli ingranaggi temprati.
Metallurgia delle polveri – ciò comporta la compattazione delle polveri metalliche a forma di ingranaggio e la successiva sinterizzazione; Adatto per la produzione di grandi volumi di ingranaggi di piccole e medie dimensioni.
Stampaggio a iniezione – questo processo consiste nell’iniettare la plastica fusa in uno stampo per realizzare un ingranaggio in plastica.
Conclusione
L'articolo spiega diversi tipi di ingranaggi come ingranaggi cilindrici, ingranaggi elicoidali, ingranaggi conici e ingranaggi a vite senza fine fornendo descrizioni dettagliate sui loro design, applicazioni e vantaggi unici.EASIAHOME dispone di esperti nella produzione di ingranaggi che possono aiutarti a superare le difficoltà nella produzione di ingranaggi.
