Cosa sono e come funzionano i riduttori cicloidali: lo spiega Stagnoli
5 Febbraio 2024
I riduttori cicloidi rappresentano un elemento cruciale nell’ingegneria meccanica, specialmente nella trasmissione del moto in diversi contesti industriali. La costruzione compatta e la flessibilità operativa li rendono adatti anche per applicazioni in spazi ristretti, contribuendo a massimizzare l’efficienza dei sistemi di trasmissione di potenza. La loro versatilità è fondamentale in scenari industriali vari e complessi, dove la riduzione della velocità e la trasmissione del moto richiedono soluzioni tecnologicamente avanzate e affidabili. Il loro design innovativo si basa su un meccanismo a ingranaggi a rulli, che offre notevoli vantaggi rispetto ai tradizionali riduttori.
Prima di esplorare i vantaggi, scopriamo insieme il principio di funzionamento dei riduttori cicloidali. Essi sono costituiti da quattro componenti principali:
- Un albero eccentrico che trasmette il moto di ingresso;
- Un disco cicloide che viene montato sull’albero eccentrico;
- Una corona cicloidale con cui ingrana il disco cicloide;
- Un albero di uscita.
L’albero è mosso da perni che agiscono sui fori del disco cicloide. La rotazione dell’albero eccentrico provoca la rotazione del disco cicloidale, che ingrana con la corona cicloidale. La rotazione del disco avvia il movimento dei perni nei fori del disco cicloidale. Questo accoppiamento foro-perno consente la rotazione dell’albero di uscita. La velocità di rotazione di quest’ultimo è definita dal rapporto di trasmissione i=z1/z1+z2i, dove z1 è il numero di rulli del disco cicloidale e z2 è il numero di lobi presenti sulla corona.
La peculiarità dei sistemi cicloidali è che è possibile ottenere sistemi funzionanti anche con differenza di un solo dente. Di conseguenza, è possibile ottenere rapporti di riduzione molto elevati.
Le differenze tra riduttori cicloidali ed epicicloidali
In generale, i riduttori epicicloidali vengono utilizzati per ottenere una maggiore riduzione in uno spazio più piccolo rispetto a un riduttore a cascata di ingranaggi. In uno stadio di riduzione epicicloidale, a parità di numero di denti fra pignone e corona, si ottengono rapporti più elevati a favore dell’epicicloidale rispetto allo stesso a cascata di ingranaggi, raggiungendo anche un +20%.
Nella riduzione epicicloidale, gli ingranaggi hanno ingranamenti multipli, contrariamente a quanto avviene in una riduzione a ingranaggi paralleli dove l’ingranaggio è singolo. A parità di coppia da trasmettere, ciò si traduce in forze sui denti inferiori e quindi, a parità di forze unitarie, la riduzione epicicloidale richiede dimensioni ridotte.
I riduttori cicloidali, invece, risultano avere maggiori performance in termini di coppie trasmesse rispetto anche ai riduttori epicicloidali. Il carico viene assorbito da un maggior numero di perni/rulli e lobi cicloidali, a differenza dei riduttori epicicloidali o ordinari dove si hanno solo 1 o 2 denti che assorbono l’interno sforzo di taglio.
Grazie alle sollecitazioni interne di compressione (e non taglio) e a un fattore di ricoprimento tra gli elementi volventi che può raggiungere il 70% delle superfici principali in contatto contemporaneamente, si possono trasmettere coppie maggiori rispetto ai rotismi epicicloidali.
In sintesi, i riduttori cicloidi sono componenti meccanici sofisticati, che sfruttano un astuto movimento planetario per offrire una riduzione della velocità precisa ed efficiente. La loro presenza nelle diverse industrie contribuisce in modo significativo all'ottimizzazione delle prestazioni e all'affidabilità dei sistemi meccanici.
Il contributo sperimentale di Stagnoli sui riduttori cicloidi
La nostra azienda ha avviato da tempo studi sui riduttori cicloidali per capire il loro impiego e fattibilità nell’ottica del metal replacement su alcuni componenti. Grazie alla ricerca di materiali plastici sempre più performanti e il know-how su come processarli, stiamo lavorando per raggiungere l’obiettivo e offrire soluzioni davvero innovative.
Il nostro dipartimento di ricerca e sviluppo ha già progettato e prototipato alcuni campioni che in queste settimane sono sottoposti a test preliminari. Siamo consapevoli che sarà una sfida ardua trasformare questi riduttori o parte di essi in tecnopolimero, ma, come è noto, le sfide ritenute impossibili sono quelle che in passato ci hanno regalato le maggiori soddisfazioni.
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