I riduttori sono dispositivi di trasmissione meccanica che collegano un motore e una ruota condotta e permettono quindi di modificare la coppia e la velocità tra motore e macchina azionata. Questi dispositivi sono composti da un insieme di ingranaggi e il loro rapporto di trasmissione è determinato dal rapporto tra il numero di denti dell’ingranaggio motore e dell’ingranaggio condotto.
Prima di acquistare un riduttore, è importante prendere in considerazione diversi fattori. I riduttori consentono di adattare la coppia e la velocità dell’asse di ingresso e di uscita di un meccanismo. Di conseguenza, per scegliere il riduttore che più fa al caso vostro, sarà necessario che conosciate questi valori.
Per prima cosa, è opportuno focalizzarsi sulla coppia. I riduttori consentono di aumentare la coppia del motore e, quindi, di modificare la velocità di rotazione dell’ingranaggio condotto. A volte i fabbricanti indicano, per ognuno dei loro prodotti, la coppia minima e la coppia massima, espresse in Newton-metro (Nm), che i riduttori in questione sono in grado di sopportare. La densità di coppia varia da un riduttore all’altro. I riduttori planetari, per esempio, si caratterizzano per un’alta densità di coppia.
Un’altra funzione di questi dispositivi è quella di ridurre la velocità di un motore. Qualora cerchiate un riduttore a questo fine, vi consigliamo, prima di procedere all’acquisto, di calcolare il rapporto di riduzione ideale per la vostra applicazione. Partendo dalla velocità di rotazione del motore, il rapporto di riduzione permette di determinare la velocità di rotazione in uscita. Questo dato figura tra le specifiche tecniche fornite dai fabbricanti ed è espresso in rotazioni al minuto (rpm).
Per finire, dovrete prendere in considerazione il tipo di montaggio del riduttore. Gli alberi di ingresso e di uscita del vostro riduttore, infatti, possono essere coassiali, paralleli o ortogonali. La scelta, in termini di disposizione degli assi, dipenderà dall’applicazione a cui il riduttore è destinato.
Esistono quattro tipi principali di riduttori: i riduttori planetari, detti anche riduttori epicicloidali, i riduttori a vite senza fine, i riduttori con treno di ingranaggi, o rotismi, e i riduttori a coppia conica, o riduttori a ingranaggi conici. Ognuno di questi riduttori presenta vantaggi e inconvenienti. Pertanto, a seconda dell’applicazione, dovrete identificare il tipo di riduttore più adatto alle vostre esigenze.
Per esempio, se la vostra priorità è ottenere un buon rendimento, un riduttore planetario sarà probabilmente più indicato di un riduttore a coppia conica.
Principali tipi di riduttori:
Una delle principali caratteristiche dei riduttori planetari è la disposizione coassiale degli alberi. Questa caratteristica, a sua volta, determina la compattezza di questi dispositivi, il loro alto rendimento, un rapporto coppia/peso elevato nonché il fatto che abbiano scarso gioco. Gli inconvenienti, invece, sono una struttura complessa e costosa.
I riduttori planetari, detti anche riduttori epicicloidali, sono estremamente efficaci e consentono di ottenere un rapporto di riduzione molto elevato. Il rapporto di trasmissione di ognuno dei treni di ingranaggi che li compongono si situa tra 3 e 10, a seconda del modello. Da notare anche la scarsa inerzia dei loro elementi rotativi.
Se la vostra applicazione richiede grande precisione, vi consigliamo di orientarvi verso i riduttori planetari. Avvalendosi di una tecnologia molto complessa, però, questi riduttori richiedono un’accurata manutenzione ad opera di personale specializzato.
Vi consigliamo inoltre l’impiego di un riduttore epicicloidale per le applicazioni dinamiche (robotica) e a bassa velocità ma con coppia elevata (forni industriali rotativi). I riduttori planetari sono anche ampiamente utilizzati per centri di lavorazione e altre macchine utensili, e macchine semoventi utilizzate in lavori pubblici e agricoli.
PRINCIPALI VANTAGGI
I riduttori a vite senza fine dispongono di un albero di ingresso e di uno di uscita perpendicolari. Questi riduttori trovano impiego generalmente in applicazioni che richiedono una demoltiplicazione molto elevata, ossia una notevole riduzione della velocità di rotazione del motore.
Il meccanismo dei riduttori a vite senza fine non è reversibile e ciò significa che la corona non può azionare la vite. Gli ingranaggi irreversibili garantiscono una maggiore sicurezza del sistema.
Meno costosi dei riduttori planetari, i modelli a vite senza fine sono anche più silenziosi. Questi riduttori, infatti, non vibrando, generano poco rumore e, di conseguenza, offrono migliori condizioni di lavoro.
Tuttavia, così come i riduttori planetari, anche quelli a vite senza fine tendono a surriscaldarsi rapidamente a causa della loro compattezza. Il loro rendimento, inoltre, è variabile, ma potrà essere aumentato qualora vengano usati insieme ad altri riduttori e ad altri ingranaggi.
Questo tipo di tecnologia è particolarmente indicato per i nastri trasportatori, gli argani e altri tipi di attrezzature di movimentazione.
I riduttori con treno di ingranaggi, o rotismi, sono generalmente utilizzati per applicazioni che richiedono potenze elevate, come i nastri trasportatori.
La semplicità della loro tecnologia consente di ridurre i costi di manutenzione. Questi modelli, inoltre, hanno un rendimento elevato, che si avvicina all’1.
I riduttori con treno di ingranaggi hanno un basso rapporto di riduzione per treno.
La principale caratteristica dei riduttori a coppia conica è la trasmissione angolare, che permette all’utilizzatore di cambiare il sistema di rotazione della macchina, ossia di passare da un sistema di rotazione orizzontale a un sistema di rotazione verticale.
I riduttori a coppia conica sono compatti, robusti e possono sopportare potenze elevate. Di conseguenza, qualora abbiate bisogno di una coppia elevata, vi consigliamo di scegliere questa tecnologia. La solidità della loro dentatura, peraltro, fa sì che possano essere utilizzati con motori asincroni trifase nonché con servomotori sincroni o asincroni.
I riduttori a coppia conica sono silenziosi e la loro utilizzazione, pertanto, offre un maggior comfort di utilizzo. Inoltre, questi modelli si caratterizzano per un rendimento elevato e per un basso consumo di energia. Il loro rendimento, tuttavia, rimane inferiore rispetto a quello dei riduttori planetari. Per finire, i riduttori a coppia conica sono molto costosi e la loro manutenzione è difficile.
I riduttori a coppia conica sono generalmente utilizzati nei nastri trasportatori di elevata potenza, ma trovano impiego anche nei macchinari semoventi usati per i lavori agricoli e pubblici.
Per dimensionare adeguatamente il vostro riduttore, dovrete prima di tutto identificare quale sia la disposizione degli alberi più adatta al caso vostro. Esistono tre tipi di alberi di ingresso e di uscita: gli alberi ortogonali, gli alberi coassiali e gli alberi paralleli.
In un riduttore ad alberi ortogonali, gli alberi di ingresso e di uscita sono perpendicolari. La maggior parte dei riduttori a coppia conica e dei riduttori a vite senza fine sono di questo tipo. I riduttori ad alberi ortogonali trovano impiego anche negli impianti industriali e nei ponti differenziali delle automobili.
Nei riduttori ad alberi coassiali, invece, gli alberi di ingresso e di uscita sono allineati. È il caso, ad esempio, dei riduttori planetari e dei riduttori impiegati nei motori nonché nei turbopropulsori del settore aeronautico.
Per finire, nei riduttori ad assi paralleli gli alberi di ingresso e di uscita sono paralleli tra loro.
I riduttori magnetici si avvalgono dell’attrazione magnetica invece che del contatto fisico tra elementi per moltiplicare la velocità e la coppia. Questi modelli possono sostituire i riduttori convenzionali ed offrire diversi vantaggi, ma fino ad oggi, il loro montaggio complesso, il peso elevato e la coppia ridotta ne hanno limitato la diffusione.
Ciò nonostante, gli ingranaggi magnetici non richiedono lubrificazione e, di conseguenza, riducono al minimo i costi di manutenzione. L’assenza di lubrificazione consente inoltre ai meccanismi di funzionare a temperature estreme (sono già stati testati a temperature comprese tra -200° e 350°C).
Questi vantaggi fanno sì che i riduttori magnetici siano particolarmente adatti per le applicazioni con costi di manutenzione elevati e per gli ambienti estremi. Per questa ragione, i riduttori magnetici trovano impiego nei satelliti e in altri dispositivi aerospaziali.
La fatica, la corrosione e l’usura sono i tre principali fattori che riducono la durata di vita e le prestazioni di un componente meccanico e di un sistema tecnico. I riduttori magnetici garantiscono l’assenza di frizione e in questo modo non solo evitano l’usura e la fatica del sistema, ma ne aumentano la durata di vita. Questi modelli, di conseguenza, rappresentano una soluzione ideale per mantenere in buono stato quei meccanismi che sono difficili da sostituire.
Il materiale che si stacca dalla superficie dei cambi convenzionali, ad esempio, non può essere facilmente eliminato e rappresenta un rischio importante di contaminazione. La contaminazione è un problema particolarmente grave per le apparecchiature per le quali non sia possibile garantire una manutenzione costante.
Principali vantaggi:
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