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INGRANAGGI DI ALTA PRECISIONE PER
PRESTAZIONI SUPERIORI

L'ingranaggio è un componente meccanico che trasmette potenza e movimento attraverso l'ingranamento dei denti, ampiamente utilizzato nell'industria, nelle automobili, nell'aerospaziale e in altri campi. Quella che segue è un'analisi della struttura, classificazione, parametri, materiali e punti di selezione degli ingranaggi:
 

Struttura di base e classificazione degli ingranaggi

1. Struttura del nucleo e terminologia
Profilo del dente: i profili comuni dei denti ad evolvente e ad arco circolare influiscono sull'efficienza e sul rumore della mesh.

Modulo: il parametro principale che determina la dimensione dell'ingranaggio (modulo=diametro primitivo/numero di denti).
Angolo di pressione: solitamente 20°, che influisce sullo stress da contatto della superficie del dente. L'angolo di alta pressione (25 °+) ha una capacità portante maggiore.

Larghezza del dente: deve essere adattata al carico. Essere troppo stretti può facilmente causare usura, mentre essere troppo larghi aumenta i costi e il peso.

2. Tipi di ingranaggi comuni
classificati in base alla relazione degli assi:
Ingranaggi ad assi paralleli: ingranaggi cilindrici (a basso costo, ad alto rumore), ingranaggi elicoidali (trasmissione fluida, che richiedono fissaggio assiale).

Ingranaggi ad alberi intersecanti: ingranaggi conici (ingranaggi cilindrici/elicoidali, utilizzati per la trasmissione dello sterzo, come i differenziali delle automobili).

Ingranaggi ad albero ad incastro: ingranaggio a vite senza fine (rapporto di velocità elevato, autobloccante, ma efficienza ≤ 60%), ingranaggio iperbolico.

Classificati in base alla forma del dente:
Ingranaggi ad evolvente: rappresentano oltre il 90%, facili da lavorare e possono compensare gli errori di installazione.

Ingranaggio cicloide: alta precisione, basso rumore (come i giunti dei robot).

Ingranaggi speciali: ingranaggi planetari (struttura compatta, elevata capacità di carico), cremagliere (convertire la rotazione in movimento lineare).
 

TIPI DI INGRANAGGI

TECNOLOGIA E PARAMETRI FONDAMENTALI

· Parametri chiave di progettazione
Modulo (m): la standardizzazione internazionale (ISO 54), con un intervallo di valori compreso tra 0,5 e 50 mm, determina le dimensioni e la resistenza dell'ingranaggio.
Numero di denti (Z): influenza il rapporto di velocità (i=Z ₂/Z ₁). Generalmente, quando il numero di denti su un ingranaggio piccolo è ≥ 17, si dovrebbe evitare il taglio delle radici.
Angolo di spirale (β): il parametro principale degli ingranaggi elicoidali e degli ingranaggi a vite senza fine, dove β ↑ → lunghezza della linea di contatto ↑ → carico ↑, ma forza assiale ↑.
Livello di precisione: lo standard ISO 1328 è diviso in 12 livelli, dove il livello 1 è il più alto (grado aeronautico) e il livello 8 è il grado generale industriale.

· Punti chiave per il calcolo della resistenza
Resistenza alla fatica da contatto: secondo la formula di Hertz, è correlata alla durezza del materiale e alla ruvidità della superficie.
Resistenza alla fatica da flessione: controllare lo stress della radice del dente per evitare fratture da sovraccarico.
Capitolo 31 2

APPLICAZIONI INGRANAGGI

INDUSTRIA AUTOMOBILISTICA
ROBOT INDUSTRIALI
INDUSTRIA EOLICA
AEROSPAZIALE

APPLICAZIONI INGRANAGGI

Tipo materiale

   Acciaio al carbonio (45/40Cr) con durezza HRC28-35 dopo bonifica, utilizzato per ingranaggi a medio carico (macchine utensili, riduttori). Ingranaggi industriali generali, priorità di costo.
   La ghisa (HT250) è ammortizzante e resistente all'usura, adatta a carichi pesanti a bassa velocità (<3 m/s). Adatto per macchine agricole e attrezzature minerarie.
   La lega di rame (bronzo allo stagno) ha un'eccellente resistenza all'usura e viene utilizzata per abbinare gli ingranaggi a vite senza fine in acciaio con gli ingranaggi a vite senza fine. Adatto per gru e riduttori di ascensori.
   Dopo la cementazione e la tempra, la durezza superficiale dell'acciaio legato (20CrMnTi) è HRC58-62 e la tenacità del nucleo è buona. Adatto per ingranaggi di trasmissione automobilistici e cambi di energia eolica.
   La plastica tecnica (nylon 66) è leggera e resistente alla corrosione, ma ha una bassa capacità portante, limitata a <50 ℃. Adatto per la trasmissione di macchinari alimentari e attrezzature dell'industria leggera.

Tipo materiale

   Acciaio al carbonio (45/40Cr) con durezza HRC28-35 dopo bonifica, utilizzato per ingranaggi a medio carico (macchine utensili, riduttori). Ingranaggi industriali generali, priorità di costo.
   La ghisa (HT250) è ammortizzante e resistente all'usura, adatta a carichi pesanti a bassa velocità (<3 m/s). Adatto per macchine agricole e attrezzature minerarie.
   La lega di rame (bronzo allo stagno) ha un'eccellente resistenza all'usura e viene utilizzata per abbinare gli ingranaggi a vite senza fine in acciaio con gli ingranaggi a vite senza fine. Adatto per gru e riduttori di ascensori.
   Dopo la cementazione e la tempra, la durezza superficiale dell'acciaio legato (20CrMnTi) è HRC58-62 e la tenacità del nucleo è buona. Adatto per ingranaggi di trasmissione automobilistici e cambi di energia eolica.
   La plastica tecnica (nylon 66) è leggera e resistente alla corrosione, ma ha una bassa capacità portante, limitata a <50 ℃. Adatto per la trasmissione di macchinari alimentari e attrezzature dell'industria leggera.

Processi chiave

   Carburazione e tempra: profondità di indurimento superficiale di 0,8-1,2 mm, miglioramento della resistenza all'usura.
   Rettifica/rasatura dei denti: raggiungimento di una superficie del dente di alta precisione (Ra ≤ 0,4 μ m) e riduzione del rumore di trasmissione.
   Trattamento di nitrurazione: piccola deformazione, utilizzata per ingranaggi di precisione (come il trattamento post rettifica).

Processi chiave

   Carburazione e tempra: profondità di indurimento superficiale di 0,8-1,2 mm, miglioramento della resistenza all'usura.
   Rettifica/rasatura dei denti: raggiungimento di una superficie del dente di alta precisione (Ra ≤ 0,4 μ m) e riduzione del rumore di trasmissione.
   Trattamento di nitrurazione: piccola deformazione, utilizzata per ingranaggi di precisione (come il trattamento post rettifica).

PROCESSO DI SELEZIONE DELLA MARCIA

Chiarire i requisiti di trasmissione

Velocità di ingresso/uscita, potenza/coppia previste 
durata della vita (ad esempio 10000 ore).
Installare i vincoli di spazio (diametro, larghezza).

Calcolo dei parametri

Calcolare il modulo (m ≥ ③√ (2000T)/(ψ d_Z [σ _f]), dove T è la coppia e il coefficiente di larghezza dei denti è ψ d_d).
Determinare il numero di denti, l'angolo dell'elica e l'angolo di pressione (solitamente 20 °).

Progettazione strutturale

Selezionare il tipo di ingranaggio (dentato/elicoidale) e il livello di precisione (ad esempio ISO 7).

Verifica della forza

Utilizzare gli standard AGMA o ISO 6336 per verificare il fattore di sicurezza della fatica da contatto e da flessione (≥ 1,3).

Adattamento del processo

Gli ingranaggi per carichi elevati richiedono la rettifica degli ingranaggi e per gli ambienti corrosivi sono preferibili l'acciaio inossidabile o i rivestimenti.

SELEZIONE DEI MATERIALI E TECNOLOGIA DI LAVORAZIONE

Gli ingranaggi sono i componenti principali della trasmissione di potenza e le loro prestazioni devono essere ottimizzate sotto molteplici aspetti, quali materiali, processi e progettazione. Al momento della scelta è necessario bilanciare carico, efficienza e costi e verificare l'affidabilità della soluzione attraverso simulazioni e test. Negli scenari ad alta velocità e precisione, gli ingranaggi dovrebbero essere preferiti, mentre i pignoni sono più adatti per situazioni che richiedono un layout flessibile.

Difetti comuni

   Incollaggio: lubrificazione insufficiente o superficie del dente ruvida → Utilizzare invece grasso sintetico per alte temperature.
   Rumore anomalo: installazione errata → Controllare il parallelismo dell'asse (errore ≤ 0,02 mm/m).
   Denti rotti: sovraccarico o difetti del materiale → Controllare il fattore di sicurezza del carico.

Manutenzione giornaliera

   Lubrificazione: utilizzare olio per ingranaggi a pressione estrema (ISO VG 220-460) e sostituirlo regolarmente (>2000 ore).
   Ispezione dell'usura: controllare regolarmente la presenza di vaiolature e desquamazioni sulla superficie del dente (è necessaria la sostituzione se lo spessore del dente supera il 10%).
 
 

CONTATTACI

Le catene a rulli rimangono una soluzione affidabile ed economica per la trasmissione di potenza meccanica, bilanciando potenza, velocità e durata in base alle esigenze operative.
  Telefono: +86 571 8617 7411
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