Involvere ingranaggi cilindrici e albero di ingranaggi velocità costante rapporto di distanza centrale flessibilità

Ingranaggio cilindrico a evolvente e albero ingranaggi: rapporto di velocità costante, distanza centrale, flessibilità

Parte 1: Ingranaggio cilindrico a evolvente

1. Introduzione
L'ingranaggio cilindrico a evolvente è il tipo di ingranaggio più fondamentale e ampiamente utilizzato nella trasmissione meccanica di potenza moderna. Il suo profilo del dente si basa sulla curva a evolvente. Questa geometria garantisce un rapporto di velocità costante, un funzionamento regolare ed è insensibile a piccole variazioni nella distanza centrale, offrendo eccellenti caratteristiche di ingranamento. Viene utilizzato per la trasmissione di potenza tra alberi paralleli (ingranamento esterno o interno).

2. Vantaggi

• Rapporto di velocità costante: Il profilo a evolvente garantisce un rapporto di velocità istantaneo costante, garantendo una trasmissione del moto accurata, elevata scorrevolezza e riduzione di impatto e rumore.

• Flessibilità della distanza centrale: Piccole variazioni nella distanza centrale installata non influiscono sul rapporto di trasmissione, il che riduce la precisione richiesta per la produzione e l'assemblaggio, migliorando l'applicabilità.

• Processo di fabbricazione maturo: Utensili da taglio standardizzati e tecnologie di produzione mature (ad esempio, hobbing, shaping, rettifica) rendono la produzione di massa ad alta precisione relativamente facile ed economica.

• Elevata capacità di carico: Il contatto dei denti è lineare, consentendo la trasmissione di potenza e coppia significative.

3. Parametri tecnici chiave

• Modulo / Passo diametrale: Il parametro più fondamentale che determina la dimensione del dente.

• Numero di denti: Determina il diametro di passo insieme al modulo.

• Angolo di pressione: Comunemente 20° (design moderno) e 14,5° (design più vecchio), che influisce sulla resistenza dell'ingranaggio e sullo spessore della radice.

• Larghezza della faccia: La larghezza assiale dell'ingranaggio, che influenza la capacità di carico.

• Grado di precisione: Valutato secondo gli standard ISO o AGMA (ad esempio, ISO 1328 Classi 5-9). Un numero di classe inferiore indica una maggiore precisione e un funzionamento più fluido.

• Coefficiente di spostamento del profilo: Utilizzato per evitare il sottosquadro, regolare la distanza centrale o migliorare l'equilibrio della resistenza tra gli ingranaggi accoppiati.

4. Applicazioni
Estremamente diffuso, si trova in quasi tutti i campi che richiedono la trasmissione di potenza:

• Industria automobilistica: Cambio, differenziali.

• Apparecchiature industriali: Riduttori, macchine utensili, sistemi di trasporto, giunti robot.

• Elettrodomestici: Lavatrice, utensili elettrici.

• Aerospaziale: Sistemi di azionamento degli accessori del motore.

Parte 2: Albero ingranaggi

1. Introduzione
Un albero ingranaggi è un componente speciale in cui l'ingranaggio e l'albero sono fabbricati come un unico pezzo integrato. Non è semplicemente un "ingranaggio + albero" ma una parte funzionale unificata. Viene tipicamente utilizzato quando il diametro della radice del pignone è vicino al diametro dell'albero, o quando sono richieste rigidità e affidabilità operative estremamente elevate.

2. Vantaggi (rispetto a ingranaggi e alberi separati)

• Elevata resistenza e rigidità: Evita la concentrazione di sollecitazioni e l'usura da sfregamento associata alle connessioni a chiavetta. La struttura monolitica può resistere a carichi e coppie maggiori.

• Elevata affidabilità: Elimina il rischio di guasto negli elementi di collegamento come chiavette o perni. La struttura più semplice ha meno potenziali punti di guasto.

• Struttura compatta: Consente di risparmiare spazio di installazione, portando a progetti più puliti.

• Allineamento eccellente: Le sezioni dell'ingranaggio e dell'albero sono naturalmente coassiali, evitando il disallineamento dell'assemblaggio.

3. Parametri tecnici chiave
I parametri di un albero ingranaggi includono i suoi parametri come ingranaggio (modulo, numero di denti, angolo di pressione, ecc.) e i suoi parametri come albero:

• Tipo di supporto: Albero rotante (trasmette la coppia e sopporta momenti flettenti), asse fisso (sopporta solo momenti flettenti).

• Materiale e trattamento termico: Tipicamente realizzato in acciai legati (ad esempio, 40Cr, 20CrMnTi) e trattato con processi come tempra e rinvenimento o cementazione per garantire superfici dei denti dure e un nucleo tenace.

• Dimensioni e tolleranze del perno: Diametro e precisione delle sezioni che si accoppiano con i cuscinetti.

• Scanalatura per chiavetta / scanalatura (se applicabile): Per il collegamento ad altri componenti.

4. Applicazioni
Comunemente utilizzato in applicazioni con elevate esigenze di spazio, peso e affidabilità:

• Riduttori / Cambi: Soprattutto il pignone ad alta velocità è spesso realizzato come albero ingranaggi.

• Motori automobilistici: Alberi a camme, alberi di trasmissione della pompa dell'olio.

• Aerospaziale: Sistemi di trasmissione che richiedono un'elevata affidabilità.

• Strumenti di precisione: Applicazioni che richiedono un elevato allineamento e basse vibrazioni.