TRASMISSIONI MEDIANTE RUOTE DENTATE

Transcript

1

2 Le trasmissioni Una trasmissione meccanica è il complesso degli organi che servono per trasmettere potenza in un sistema meccanico La scelta del tipo di trasmissione più adatto per ogni singola applicazione è dettata da numerose circostanze, quali distanza tra gli alberi (interasse), ingombro, potenza da trasmettere, velocità di funzionamento a regime, rapporto di trasmissione da realizzare, caratteristiche del motore e dell utilizzatore, costo, esigenze di manutenzione.

3 Le trasmissioni

4 Le trasmissioni

5 Le trasmissioni

6 Le trasmissioni

7 Le trasmissioni

8 Gli ingranaggi L ingranaggio è un meccanismo composto da due ruote dentate, una delle quali trasmette il moto all altra attraverso la dentatura. Caratteristiche:

9 Gli ingranaggi Gli ingranaggi e le ruote dentate possono essere classificati a seconda della posizione degli assi, del tipo di dentatura o della forma e posizione delle ruote.

10 Gli ingranaggi Delle due ruote una trasmette il moto (ruota motrice) e l altra lo riceve (ruota condotta). La ruota condotta ruota in senso contrario alla ruota motrice. Se si vuole mantenere lo stesso verso di rotazione occorre inserire una terza ruota tra le due (ruota folle). Delle due ruote, la più grande viene detta corona, l altra pignone.

11 TIPOLOGIE DI RUOTE Ingranaggi cilindrici a denti diritti Gli ingranaggi a denti diritti hanno i denti tagliati parallelamente all asse dell albero e sono normalmente in grado di trasmettere potenza tra alberi paralleli senza spinta o movimento assiali. Essi possono essere realizzati come ruote dentate esternamente od internamente; quelle del primo tipo sono più comuni. Con ruote dentate esternamente i sensi di rotazione degli alberi sono opposti. I vantaggi principali degli ingranaggi a denti diritti sono la semplicità ed economia di costruzione e l assenza di spinta assiale durante il funzionamento. Gli ingranaggi cilindrici possono normalmente fornire rapporti ai riduttori da 1 : 1 a 1 :10 per ogni singolo stadio (coppia di ingranaggi), con rendimenti fino al 99%

12 TIPOLOGIE DI RUOTE Ingranaggi cilindrici a denti diritti In un gruppo con ruote dentate internamente il senso di rotazione dei due alberi è lo stesso.

13 TIPOLOGIE DI RUOTE Coppia dentiera pignone

14 TIPOLOGIE DI RUOTE Ingranaggi cilindrici a denti elicoidali

17 TIPOLOGIE DI RUOTE Gli ingranaggi elicoidali hanno denti tagliati Ingranaggi cilindrici a denti elicoidalielicoidalmente «in verso opposto» sulla coppia di ingranaggi; il vantaggio di questo tipo di ruote risulta dal fatto che aumenta l'arco d'azione e quindi il numero di coppie di denti contemporaneamente in presa. Gli ingranaggi elicoidali hanno pertanto una portata maggiore degli ingranaggi a denti diritti di uguali dimensioni e, come questi ultimi, funzionano con alberi paralleli (anche se è possibile trasmettere il moto tra assi sghembi). Altri vantaggi, rispetto agli ingranaggi cilindrici,è dovuto al fatto che in queste ruote il contatto inizia e termina gradualmente (a differenza delle ruote a denti dritti in cui all'ingranamento dei denti il contatto si estende immediatamente su tutta la lunghezza con conseguente possibile vibrazione). Ciò determina una trasmissione a velocità costante, con funzionamento più silenzioso. Tuttavia, a differenza degli ingranaggi a denti diritti, si produce una spinta assiale, il cui valore è funzione dell angolo dell elica (crescente al crescere dell angolo di elica).

19 TIPOLOGIE DI RUOTE Ingranaggi cilindrici a denti bielicoidali Gli ingranaggi bielicoidali hanno denti elicoidali ad elica inversa su ciascuna delle ruote dentate. Vantaggio immediato è l eliminazione della spinta assiale; questa soluzione costruttiva permette però anche di tagliare i denti con un angolo di elica maggiore, fornendo un maggior angolo di sovrapposizione dei denti e permettendo così di avere un azione più forte e più graduale.

20 TIPOLOGIE DI RUOTE Ingranaggi cilindrici a denti bielicoidali

21 TIPOLOGIE DI RUOTE Ingranaggi conici

22 TIPOLOGIE DI RUOTE Ingranaggi conici Gli ingranaggi conici hanno i denti ricavati su una superficie conica, in modo che le ruote da accoppiare possano essere montate su alberi tra loro angolati con assi che si intersecano. L angolo tra gli alberi è di solito di 90, ma si possono realizzare altri angoli variando opportunamente l angolo del cono dell ingranaggio. Gli ingranaggi conici vengono classificati, fondamentalmente, come conici a denti diritti o conici a denti a spirale, a seconda della forma del dente. Gli ingranaggi conici a denti diritti sono di realizzazione più semplice ed economica. Gli ingranaggi conici con denti a spirale danno luogo ad un azione di ingranamento dei denti più graduale, con carico distribuito permanentemente su due o più denti.

23 TIPOLOGIE DI RUOTE Ruota / vite Il meccanismo ruota/vite senza fine è utilizzato per la trasmissione tra assi sghembi ortogonali quando occorra una forte riduzione di velocità dell albero condotto. Il rapporto di riduzione è in genere compreso tra 1/5 e 1/200. La vite è sempre motrice, la ruota sempre condotta. L ingranaggio a vite si presta a trasmette re potenze notevoli in relazione al suo ingombro modesto. I materiali di cui è costituita la coppia devono essere di qualità e le tolleranze di fabbricazione strette; deve inoltre essere montato con precisione in modo da avere elevata rigidezza e corretto posizionamento relativo tra vite e ruota a vite.

24 TIPOLOGIE DI RUOTE Ruota / vite

25 TIPOLOGIE DI RUOTE

28 ESEMPIO

29 ESEMPIO

30 ESEMPIO

31 ESEMPIO

32 PROFILO DEI DENTI Il profilo del dente più utilizzato è quello ad evolvente di cerchio. Tale curva è descritta da un punto solidale ad una retta la quale rotola senza strisciare su una circonferenza (circonferenza di base).

33 PROFILO DEI DENTI

34 Ruote di frizione La trasmissione avviene grazie all aderenza fra le due ruote, che impedisce lo slittamento reciproco; per ottenerla è necessaria una forza d accoppiamento

35 Ruote di frizione

38 GEOMETRIA DELLA RUOTA Le circonferenze primitive delle ruote dentate coincidono con quelle relative a due ideali ruote di frizione poste a contatto

39 GEOMETRIA DELLA RUOTA

42 GEOMETRIA DELLA RUOTA Perché l ingranamento sia regolare il passo del pignone deve essere uguale al passo della ruota

43 GEOMETRIA DELLA RUOTA il modulo (m) definito come il rapporto tra il diametro primitivo e il numero dei denti:

44 GEOMETRIA DELLA RUOTA Esercizio no.1 Dimensionare una ruota dentata con modulo m=5 e con z=40 denti.

45 GEOMETRIA DELLA RUOTA Esercizio no.2 Determina gli elementi di una ruota dentata con z=38 e de=120 mm.

46 GEOMETRIA DELLA RUOTA Esercizio no.3 Una ruota dentata motrice con numero di denti z1=20 compie 180g/m, trasmette il moto alla ruota condotta con rapporto di trasmissione i=3, considerando un interasse a=160mm. Calcola il passo, i diametri primitivi delle due ruote, il numero di denti e di giri al minuto della ruota mossa.

47 RAPPRESENTAZIONE le norme UNI prevedono di eseguire il disegno delle ruote in questione semplicemente, per quanto concerne la dentatura, rappresentandone la circonferenza primitiva e quella di testa. La circonferenza primitiva di regola è tracciata con la classica linea tratto-trattino. Quella di testa, denominata anche di troncatura esterna, invece deve essere rappresentata con una continua grossa.

48 RAPPRESENTAZIONE Nella figura è indicata la stessa rappresentazione con l'unica differenza costituita dalla presenza di una sezione parziale della ruota sovrapposta alla vista in direzione radiale. In tale caso è necessario indicare il tratto di generatrice cilindrica relativa al cilindro di fondo della ruota, oltre al tratto di generatrice che rappresenta il cilindro primitivo.

49 RAPPRESENTAZIONE Comunque le norme non escludono la possibilità di disegnare più denti, e anche, eventualmente, tutti i denti della ruota. Le stesse regole di rappresentazione si applicano al caso della cremagliera

50 RAPPRESENTAZIONE Per quanto concerne la rappresentazione unificata del componente ruota dentata le UNI 7462 forniscono le prescrizioni dettagliate per eseguirne il disegno tecnico.

51 RAPPRESENTAZIONE In particolare si osserva che la ruota dentata, in generale, potrà essere rappresentata in sezione assiale. In questa sezione saranno indicate esclusivamente le quote relative al corpo ruota escludendo indicazioni specifiche sulle dimensioni e sulla configurazione della dentatura. In questa rappresentazione è prevista la prescrizione della rugosità superficiale dei fianchi dei denti ed eventualmente di alcune altre superfici del corpo ruota. Le tolleranze dimensionali e geometriche andranno anch'esse eventualmente prescritte in tale rappresentazione Le caratteristiche della dentatura invece devono essere specificate tramite una tabella posta in prossimità della suddetta sezione

52 RAPPRESENTAZIONE

53 RAPPRESENTAZIONE

54 RAPPRESENTAZIONE : tolleranza di oscillazione

57 RAPPRESENTAZIONE: tolleranza di oscillazione

58 RAPPRESENTAZIONE Le caratteristiche della dentatura invece devono essere specificate tramite una tabella posta in prossimità della suddetta sezione In questa tabella saranno riportati i seguenti parametri: modulo, numero dei denti, dentiera di riferimento, diametro primitivo, parametri relativi all'eventuale correzione dei denti (es.: coefficiente di spostamento o altro, in funzione del metodo di correzione adottato), in grado di precisione, numero di denti della ruota da accoppiare (denominata ruota coniugata) con il relativo riferimento di identificazione, l'interasse nominale di funzionamento, e il gioco normale del ingranaggio.

59 RAPPRESENTAZIONE

60 RAPPRESENTAZIONE

61 RAPPRESENTAZIONE Nella rappresentazione di due ruote dentate in condizioni di ingranamento, nessuna delle due ruote deve coprire la parte in presa dell altra, ad eccezione dei seguenti casi: -una delle due ruote è posizionata anteriormente rispetto all altra; -se in sezione assiale la parte in presa di una delle due ruote, arbitrariamente scelta, è coperta in parte dall altra

62 RAPPRESENTAZIONE

63 RAPPRESENTAZIONE

64 RAPPRESENTAZIONE

65 RAPPRESENTAZIONE

66 RAPPRESENTAZIONE

67 DANNEGGIAMENTO DELLE RUOTE - PER FATICA Dovuta al fatto che il dente, considerato come una trave, è sottoposto ad una sollecitazione alternata - PER USURA : vaiolatura, grippaggio, pitting, scheggiatura Dovuta al contatto tra i denti e alle forti pressioni e temperature che si instaurano nel punto di contatto

68 DANNEGGIAMENTO DELLE RUOTE

69 DANNEGGIAMENTO DELLE RUOTE : VAIOLATURA

70 DANNEGGIAMENTO DELLE RUOTE : SCHEGGIATURA

71 DANNEGGIAMENTO DELLE RUOTE : GRIPPAGGIO