RIDUTTORE EPICICLOIDALE: VANTAGGI APPLICATIVI

RIDUTTORE EPICICLOIDALE: VANTAGGI APPLICATIVI


Lo scopo di questo lavoro è di evidenziare i vantaggi che derivano dall’utilizzo del riduttore epicicloidale, valida alternativa ai riduttori ad ingranaggi paralleli. Naturalmente, il plus valore è maggiore quando le applicazioni richiedono riduttori con le caratteristiche che emergono dal funzionamento epicicloidale:

RAPPORTI DI RIDUZIONE ELEVATI
COPPIE ELEVATE DA TRASMETTERE
IMPORTANTI CARICHI SULL’ALBERO IN USCITA


FUNZIONAMENTO


La trasmissione è realizzata da tre componenti:



ingranaggio solare
porta-satelliti
corona a dentatura interna


Due possono essere i casi: i tre componenti sono liberi di ruotare, dunque si ottiene un differenziale epicicloidale; quando uno dei tre componenti è fisso, si ottiene il riduttore epicicloidale in tre diverse configurazioni. Per mezzo di queste ultime, il movimento rotatorio viene trasmesso con diverso rapporto di riduzione e trasmissione coppia. In particolare si può scegliere quale dei tre elementi, aventi asse coassiale all’asse principale del rotismo, mantenere fisso, utilizzando gli altri due elementi rispettivamente per l’albero di ingresso e di uscita della trasmissione di potenza.





LE TRE POSSIBILI COMBINAZIONI SONO:



Porta-satelliti fisso?

➣albero di ingresso e uscita hanno senso di rotazione opposti

Corona fissa?

➣albero di ingresso e uscita hanno lo stesso senso di rotazione

Solare fisso?

➣albero di ingresso e uscita hanno lo stesso senso di rotazione



Il riduttore epicicloidale è un organo meccanico che riesce ad alterare i rapporti di velocità tra l’albero di ingresso e quello di uscita. L’ ingranaggio solare, in entrata al moto, mette in rotazione tre o più ingranaggi satelliti che ruotano all’interno dell’anello dentato (fisso). Di conseguenza, gli assi dei satelliti stessi, montati sul porta-satelliti, si muovono lungo una circonferenza. Il porta-satelliti ruota così a velocità ridotta rispetto all’ingranaggio solare.




PRINCIPALI CARATTERISTICHE


La caratteristica fondamentale del riduttore epicicloidale è di avere gli alberi di ingresso e di uscita coassiali; questa è un’alternativa, per esempio, al riduttore a vite e madrevite nel quale il posizionamento è perpendicolare.

Altra caratteristica? la reversibilità. Si può sentir parlare di “moltiplicatore di giri epicicloidale”.

Infine, una terza caratteristica che lo contraddistingue è il range di rapporti di riduzione, che è elevato perché può essere presente in configurazione singola o multistadio.



“I materiali e le caratteristiche tecnologiche sono crescenti fino alla realizzazione di ruote in acciaio legato con denti a profilo rettificato, per maggior rigidità del dente vengono eseguiti trattamenti di cementazione e tempra. Per impieghi di precisione sotto carico possono essere utilizzate ruote a denti inclinati, mentre la realizzazione degli alberi con acciai bonificati e rettifica delle sedi, permettono un buon accoppiamento con i cuscinetti a sfere o rulli a seconda delle coppie trasmesse, permettono di aumentare la vita tecnica. In considerazione del fatto che un riduttore raramente viene revisionato preventivamente diviene importante che il grasso contenuto di tipo sintetico di alta qualità per mantenere backlash ridotti e rendimenti alti per lungo tempo.” (Industrial Idea. Consulenza e Progettazione meccanica per l’Industria).







Quindi, quali sono gli effettivi vantaggi del riduttore epicicloidale?


SOPPORTAZIONE CARICO.


Il rotismo epicicloidale riduce la velocità di giri “input–lavoro” (albero/carico in uscita), in relazione alla quantità di produzione di lavoro da parte del sistema motore (albero in entrata).

Mediante gli ingranaggi in un epicicloidale, le forze sono tra di loro equilibrate (si annullano). Le forze devono equilibrarsi supportando gli ingranaggi stessi sugli alberi che ruotano su cuscinetti. Quale la conseguenza? in un riduttore epicicloidale i cuscinetti montati sugli alberi di entrata e di uscita supportano i carichi esterni al riduttore dato che i carichi interni, dovuti agli ingranaggi, sono fra loro equilibrati. Questo avviene in un riduttore TRADIZIONALE in cui i cuscinetti devono supportare sia carichi interni sia esterni? La risposta è NO.

Conclusione: un riduttore epicicloidale sopporta i medesimi valori di carico in tutte le direzioni, a differenza di uno tradizionale.





RAPPORTI DI RIDUZIONE ELEVATI.


Quale la differenza rispetto ad una riduzione ad ingranaggi?

La risposta è che a parità di numero di denti fra pignone e corona si ottengono rapporti più elevati. Nella pratica, a parità di rapporto si ottiene:

– prestazioni più elevate;

– riduzione di costi e dimensioni in relazione alla realizzazione del rapporto totale con uno stadio di riduzione in meno;

(NOTA: la realizzazione di diversi rapporti per uno stadio di riduzione si esegue di norma mantenendo la corona dentata e cambiando gli ingranaggi solare e planetari).

Dunque:

COLLEGANDO IN SERIE PIÙ’ STADI DI RIDUZIONE SI OTTENGONO RAPPORTI PIÙ’ ELEVATI.
IL RIDUTTORE EPICICLOIDALE, CON PESI E DIMENSIONI CONTENUTI, OFFRE SEMPLICITÀ DI INSTALLAZIONE E COSTI CONTENUTI.






…CONCLUSIONI…

I riduttori epicicloidali:

Vi sono differenti tipologie di riduttori epicicloidali, che cambiano a seconda degli stadi di riduzione, del numero di satelliti utilizzati e dell’elemento che viene mantenuto fisso.


La principale caratteristica di questa tipologia di riduttori è quella di permettere elevati rapporti di trasmissione contenendo peso e dimensioni.


Il riduttore epicicloidale risulta più efficiente di un riduttore ad assi paralleli equivalenti, in quanto inferiori sono sia le perdite di potenza dovute all’attrito tra i denti, sia le perdite nei cuscinetti. Infatti, le perdite di attrito tra i denti a contatto sono approssimativamente proporzionali al carico sui denti che nei riduttori epicicloidali sono inferiori. Mentre le perdite nei cuscinetti dipendono dalla grandezza dei cuscinetti stessi, che nei riduttori planetari sono di dimensione inferiore perché non devono supportare carichi radiali derivanti dagli ingranamenti (autobilanciati per via della posizione dei satelliti)

Riduttori epicicloidali oppure riduttori planetari

I riduttori epicicloidali semplici, anche denominati riduttori planetari, presentano molti vantaggi dal punto di vista strutturale. Ma come sono costruiti? È presto detto:

Al centro di un riduttore epicicloidale ruota il cosiddetto ingranaggio solare.
Attorno a tale ingranaggio solare sono montate ruote dentate cilindriche uniformemente distribuite lungo la circonferenza – ed è da qui che deriva il termine riduttore planetario..
Queste ultime ruotano su un'orbita concentrica – analogamente alla rotazione dei pianeti attorno al sole. Per questa ragione i riduttori planetari sono definiti anche riduttori epicicloidali..

Nel complesso un riduttore epicicloidale presenta quattro componenti:

1: La carcassa

Internamente dentata, è nota anche come corona. Nella corona ruotano i satelliti e l'ingranaggio solare. Nella maggior parte dei casi la carcassa è progettata in modo da essere fissa. Il riduttore viene messo in movimento dall'ingranaggio solare in posizione coassiale rispetto alla flangia di uscita..


2: Il pignone solare o ingranaggio solare

Si trova al centro del riduttore. Sull'ingranaggio solare si esercitano per lo più le forze in ingresso dirette dell'albero motore. Gli ingranaggi planetari disposti attorno all'ingranaggio solare trasmettono quindi la forza dal pignone solare alla corona. Contestualmente, il rapporto di riduzione lo determinano il numero di denti dell'ingranaggio solare e il numero di denti della corona..


3: Gli ingranaggi planetari

Nella maggior parte dei casi sono tre, nel nostro esempio sono quattro le ruote dentate che ruotano fra la corona e l'ingranaggio solare. Una peculiarità dei riduttori epicicloidali è che in linea di principio vi si possono utilizzare molti ingranaggi planetari. Più sono, tanto migliore sarà la distribuzione del carico e della coppia in un riduttore epicicloidale. A ciò si aggiunga che in tal modo si può ridurre la potenza di rotazione. Importante: il numero di denti negli ingranaggi planetari non incide sul rapporto di riduzione del riduttore.


4: Il portasatelliti

Il portasatelliti collega reciprocamente gli ingranaggi solari in rotazione ricorrendo a perni sui quali sono posizionati gli ingranaggi planetari. Nella maggior parte dei riduttori epicicloidali il portasatelliti funge contemporaneamente da albero di uscita del riduttore. In tal modo la coppia e il numero di giri degli ingranaggi planetari sono trasmessi direttamente all'albero di uscita attraverso il portasatelliti..


Qual è la caratteristica decisiva del riduttore epicicloidale?
La struttura si presenta semplice e allo stesso tempo flessibile. Dall'altro i riduttori epicicloidali vantano un rendimento elevato. Questo dipende dal fatto che solo una parte della potenza totale deve essere trasmessa sotto forma di potenza di rotazione. È in questa pressoché perfetta distribuzione del carico che consiste anche il maggior vantaggio di un riduttore epicicloidale rispetto a un riduttore a ruote dentate cilindriche. Infatti così è possibile trasmettere coppie elevate con un forte rendimento anche con una struttura compatta.



Come si attua il rapporto di riduzione in un riduttore epicicloidale?

Il rapporto di riduzione in un riduttore epicicloidale si crea dall'interazione fra corona e ingranaggio solare. Quanto più piccolo sarà l'ingranaggio solare, tanto maggiore sarà il rapporto. Del resto dal punto di vista tecnico sono ragionevoli rapporti di riduzione compresi in un range fra 3:1 e 10:1. Al di sotto e al di sopra di questi valori gli ingranaggi planetari o l'ingranaggio solare diventano semplicemente troppo piccoli. Se tuttavia servissero rapporti di riduzione maggiori, si potrebbero collegare in serie, uno dietro l'altro, più stadi planetari anche in una corona. In questo esempio, invece di un riduttore epicicloidale monostadio si crea semplicemente un riduttore epicicloidale a più stadi..


I riduttori epicicloidali hanno anche altre particolarità?

Sì: per esempio si possono modificare i numeri di giri, i sensi di rotazione e le coppie. Succede quando la corona non viene bloccata, ma si modifica la struttura del sistema di ingranaggi planetari. Esiste però anche la possibilità di bloccare l'albero di uscita e di applicare la coppia dalla corona.


Dove si utilizzano i riduttori epicicloidali?

In generale praticamente ovunque. Infatti, i riduttori planetari assumono grande importanza in tanti settori della meccanica. Li si utilizza particolarmente volentieri in quegli ambiti nei quali vi è l'esigenza di potenze e numeri di giri elevati, adattando favorevolmente i rapporti di inerzia di massa. Con i riduttori epicicloidali è facile anche realizzare rapporti elevati..


I vantaggi dei riduttori planetari:
L'albero in ingresso e l'albero di uscita sono coassiali..
Il carico viene distribuito su vari ingranaggi planetari..
Con la combinazione di più stadi planetari, le opzioni per i rapporti di riduzione sono pressoché illimitate..
Un rendimento elevato si accompagna a una bassa potenza di rotazione..
Convincono per il favorevole rendimento volumetrico.
Sono idonei ad una vastissima gamma di applicazioni

Riduttore epicicloidale di precisione: cos’è e a cosa serve

Il riduttore epicicloidale di precisione è talvolta chiamato anche “riduttore planetario di precisione”.



Si tratta di un componente meccanico fondamentale allo svolgimento di svariate operazioni in ambito industriale, nei settori più diversi. Tra questi figurano l’industria Alimentare e delle Bevande, l’Intralogistica e la Logistica, l’Imballaggio e il Packaging, l’industria Meccanica e virtualmente qualunque settore in cui vi sia la necessità di applicazioni che richiedono un alto rapporto di trasmissione o dove si presenti l’esigenza di trasmettere coppia con azionamenti ad elevato numero di giri come i servomotori.



Il principio di funzionamento del riduttore epicicloidale di precisione è relativamente semplice: l’albero in entrata (solare) aziona tre ingranaggi (satelliti) che a loro volta ruotano all’interno di un anello dentato fisso chiamato corona. I satelliti montati sul portasatelliti ruotano a una velocità ridotta rispetto a quella originaria del solare, di conseguenza l’albero in uscita, solidale al portasatelliti, ruota anch’esso a velocità ridotta.



Esattamente come tutti gli altri riduttori, anche i riduttori planetari (o epicicloidali) hanno l’obiettivo di trasmettere coppia.


I principali vantaggi applicativi del riduttore epicicloidale di precisione


I vantaggi applicativi garantiti dall’impiego del riduttore epicicloidale di precisione sono molteplici, tanto che questo componente viene utilizzato in diversi settori industriali come alternativa molto efficace ai classici riduttori ad ingranaggi.



Nonostante le dimensioni contenute, esso offre infatti alti rapporti di riduzione a fronte sia di elevate coppie da trasmettere che di carichi da sopportare sull’albero in uscita.



Infine, va ricordato che nel riduttore epicicloidale di precisione le forze trasmesse attraverso gli ingranaggi sono equivalenti tra loro, e i cuscinetti montati sugli alberi di entrata e uscita possono quindi sopportare carichi esterni al riduttore, diversamente dai riduttori tradizionali in cui i cuscinetti devono invece tollerare carichi sia interni che esterni.



Il risultato è un elemento altamente performante, poiché il riduttore epicicloidale di precisione può sostenere i medesimi valori di coppia in tutte le direzioni.



Altri vantaggi garantiti dal riduttore planetario includono:

Ampia gamma di rapporti grazie alla combinabilità di diversi stadi planetari
Albero di ingresso e uscita coassiali
Estrema flessibilità applicativa
Struttura compatta e resistente
Reversibilità
I riduttori planetari in Varvel: la Serie RG di riduttori epicicloidali a gioco ridotto


Nell’ambito dei riduttori planetari, Varvel propone una gamma di riduttori epicicloidali a gioco ridotto chiamata Serie RG, che consente grandi riduzioni di velocità con ingombri minimi e può essere impiegata con successo in tutte quelle applicazioni che richiedono un alto livello di precisione in fase di funzionamento.



Disponibile in quattro diverse grandezze, la Serie RG di Varvel offre una o due coppie di ingranaggi con rapporti di riduzione da 3:1 a 100:1 e coppia di accelerazione fino a 480 Nm.



Il riduttore si compone di una carcassa di acciaio cilindrica sulla quale è ricavata mediante brocciatura la corona dentata interna, cuscinetti a sfera, flange di ingresso in alluminio pressofuso, ingranaggi in acciaio legato sottoposto a trattamento termico e olio sintetico per lubrificazione a vita degli ingranaggi.



Questa gamma di riduttori epicicloidali a gioco ridotto assicura elevata precisione e affidabilità oltre a un’estrema semplicità di montaggio e manutenzione e a un alto rendimento. Il tutto, in un sistema dal peso limitato ed estremamente silenzioso durante il funzionamento.



I riduttori epicicloidali a gioco ridotto della Serie RG di Varvel possono essere declinati in una varietà di applicazione industriali grazie all’ampia gamma di soluzioni applicative.



Vale poi la pena menzionare il giunto elastico che Varvel ha messo a punto per il collegamento tra riduttori e motori (IEC, NEMA, BRUSHLESS, STEPPER). Si tratta di una soluzione flessibile che rappresenta una valida alternativa all’accoppiamento con linguetta, senza che si generi alcun aumento dell’ingombro complessivo del motoriduttore.



È possibile installare diverse tipologie di motore semplicemente cambiando la flangia di attacco: ad oggi, sono oltre cento le flange per servomotore progettate e disponibili per l’installazione su riduttori epicicloidali di precisione