Cosa sono gli ingranaggi conici? | Esempi e applicazioni 2024

Steve Yang

7 mesi fa

La trasmissione di potenza svolge un ruolo fondamentale nelle macchine. Gli ingranaggi conici sono uno dei componenti chiave che garantiscono un funzionamento regolare in diverse applicazioni. In questo articolo parleremo degli ingranaggi conici, delle loro caratteristiche e delle loro diverse applicazioni.

Che siate ingegneri o principianti alla ricerca di informazioni preziose sugli ingranaggi conici, questa guida vi permetterà di ampliare la vostra conoscenza dei componenti meccanici.

Se si utilizzano ingranaggi conici per cambiare la direzione di trasmissione della potenza, si potrà trasmettere la potenza da una fonte in tutte le direzioni.

Cosa sono gli ingranaggi smussati?

Gli ingranaggi conici sono utilizzati in combinazione con altri ingranaggi conici. Hanno denti intagliati sui lati di un cono e servono a trasmettere la rotazione tra due assi che si intersecano ad angolo retto. Vengono installate in modo che i loro assi di rotazione si intersechino quando si cambia la direzione dell'asse di potenza su un asse diverso o si combinano le coppie coniche.

Tipi di ingranaggi conici

Ingranaggio conico diritto:
Ingranaggio conico a spirale:
Ingranaggio conico Zerol:
Ingranaggio ipoide:
Ingranaggio a mitria:

Gli ingranaggi conici sono ampiamente utilizzati in tutti i settori industriali e si dividono in diversi tipi. Gli ingranaggi conici sono prodotti in enormi quantità in tutto il mondo. Inoltre, con una quota di mercato di circa 42%La Cina è in testa agli altri due Paesi, Giappone e Corea del Sud, con quote rispettivamente di 16% e 6%. Analogamente, anche i produttori di ingranaggi degli Stati Uniti detengono una grande quota di mercato.

I tipi più comuni di ingranaggi conici sono i seguenti:

Ingranaggio conico diritto

La coppia conica diritta, con una quota di mercato di 43%, è la più grande categoria di prodotti di ruote coniche. La coppia conica diritta è un tipo di ruota conica in cui i denti sono tagliati dritti e si assottigliano verso l'apice dell'ingranaggio. Poiché la forza che agisce in direzione assiale è piccola, viene spesso utilizzata in luoghi in cui i carichi di spinta sono avversi.

Ha anche il vantaggio di semplificare il cuscinetto. Lo svantaggio è che quando si ruota ad alta velocità, il rumore e le vibrazioni aumentano. Per queste caratteristiche, gli ingranaggi conici diritti sono consigliati quando il costo è una priorità, non è richiesta una rotazione ad alta velocità e la rumorosità non è un problema.

Viene generalmente utilizzato quando si opera a una velocità relativamente bassa (velocità circonferenziale di 2 m/s o meno). È relativamente facile da produrre ed è particolarmente adatto per le macchine utensili, le macchine da stampa e così via, nonché per i dispositivi differenziali: è la coppia conica più diffusa per la trasmissione di potenza.

Ingranaggio conico a spirale

La ruota conica a spirale è un altro tipo di ruota conica. Le tracce dei denti sono a spirale ed elicoidali, creando un angolo elicoidale, e i due ingranaggi che si intersecano si intrecciano l'uno con l'altro, creando una maglia più robusta. I vantaggi sono la bassa rumorosità e le vibrazioni anche durante la rotazione ad alta velocità, l'elevata resistenza della superficie del dente e le minori sollecitazioni sulla superficie del dente.

Inoltre, presenta un tracciato curvo del dente (tipicamente un arco) sul cono del passo, che consente un funzionamento più fluido rispetto alle coppie coniche diritte. Viene utilizzato principalmente per il funzionamento ad alta velocità, con una velocità circonferenziale del passo di 10 m/s o più.

Corona dentata Zerol (ruota conica a spirale)

Una coppia conica a spirale con angolo d'elica di 0 gradi è chiamata anche coppia conica zero. È una coppia conica che presenta le caratteristiche delle coppie coniche diritte e delle coppie coniche a spirale con la stessa forza applicata ai denti.

Rispetto alle ruote coniche a spirale, il vantaggio principale è la soppressione del carico di spinta. Viene utilizzata nelle apparecchiature industriali e nelle automobili. Le tracce dei denti sono curve e hanno un aspetto molto bello. Tuttavia, a differenza del profilo dei denti di una coppia conica a spirale, non ha un profilo dei denti in cui i denti sono attorcigliati insieme in una forma conica sulla periferia esterna.

Ingranaggio ipoide

Un ingranaggio ipoide presenta tracce di denti a spirale e alberi sfalsati che non sono né paralleli né intersecanti sui lati di ingresso e di uscita dell'ingranaggio. Sebbene siano simili alle ruote coniche a spirale, si differenziano per l'intersezione degli assi.

Entrambi sono simili in quanto utilizzano un rapporto di riduzione elevato e sono impiegati con coppie elevate. Questi ingranaggi sono utilizzati principalmente nei sistemi di trasmissione delle automobili, nei sistemi di trasmissione dei treni, nei riduttori di velocità (autobus, camion, auto private di lusso), ecc.

I vantaggi degli ingranaggi ipoidi includono un ampio rapporto di riduzione, bassa rumorosità e vibrazioni e una resistenza in grado di sopportare coppie elevate. Per quanto riguarda il rapporto di riduzione, gli ingranaggi ipoidi possono aumentare il numero di denti in ingresso (pignone ipoide) e in uscita (ingranaggio ipoide).

Ingranaggio a mitragliatrice

Gli ingranaggi con lo stesso numero di denti si chiamano ingranaggi conici. L'angolo standard dell'albero è di 90 gradi e il piano del passo è di 45 gradi. Esistono anche ingranaggi a 45 gradi, 60 gradi e 120 gradi e il termine "miter" ha il significato di "mitra" o "giunto". Sono le parti di trasmissione di potenza, di guida e di trasporto delle apparecchiature.

La potenza può essere trasmessa attraverso assi ortogonali. Viene spesso utilizzato in applicazioni in cui non è necessario cambiare gli ingranaggi, ma basta cambiare il senso di rotazione di un albero.

L'ingranaggio a mitria è adatto principalmente all'impiego nell'industria dei semiconduttori, nell'industria alimentare, nei macchinari industriali generici e nelle macchine agricole.

Cosa sono gli ingranaggi a spirale?

Ingranaggi a spirale, noti anche come ingranaggi elicoidali. Sono un tipo di ingranaggio con denti tagliati ad angolo lungo la faccia dell'ingranaggio.

Ecco le loro caratteristiche principali:

Denti elicoidali:
Riduzione del rumore e delle vibrazioni:
Maggiore efficienza:
Carico di spinta assiale:

Comprendere la differenza tra ingranaggi conici e a spirale

Ingranaggio conico diritto vs. ingranaggio conico a spirale

Caratteristica	Ingranaggio conico diritto	Ingranaggio conico a spirale
Profilo del dente	Denti diritti tagliati lungo l'asse del cono	Denti elicoidali con profilo curvo
Livello di rumore	Più rumoroso a causa dell'impatto del dente al momento dell'innesto	Più silenzioso grazie all'innesto graduale dei denti
Vibrazioni	Vibrazioni più elevate dovute all'impatto	Vibrazioni ridotte grazie a un ingranaggio più fluido
Carico di spinta	Basso carico di spinta assiale	Maggiore carico di spinta assiale grazie all'angolo elicoidale
Efficienza	Minore efficienza alle alte velocità	Maggiore efficienza alle alte velocità
Applicazioni	– Low-speed applications – Cost-sensitive applications – Applications where noise is not a major concern	– High-speed applications – Applications requiring smooth operation – Applications where noise reduction is important
Complessità della produzione	Più semplice da produrre	Più complesso da produrre
Costo	Costo generalmente inferiore	Costo generalmente più elevato

Aspetti tecnici delle coppie coniche

Aspetto	Descrizione
Definizione	Ingranaggi con denti tagliati lungo i fianchi di un cono.
Caratteristiche principali	Forma conica e alberi che si intersecano ad angolo (di solito 90 gradi).
Funzione principale	Trasmettere la potenza tra alberi intersecanti, cambiando il senso di rotazione.
Vantaggi	– Compact design for changing shaft direction. – Cost-effective (straight bevel gears).
Svantaggi	– Straight bevel gears can be noisy at high speeds. – Some types generate axial thrust load.

Gli ingranaggi conici sono economici, hanno una lunga durata di usura e un'elevata funzionalità rispetto agli ingranaggi in metallo o plastica. Sono più efficienti dei riduttori a vite senza fine e hanno rapporti più bassi che si traducono in velocità e velocità di traslazione più elevate.

In genere, i martinetti ad ingranaggi conici mantengono una funzione autobloccante pur garantendo velocità di traslazione più elevate. Inoltre, offrono diverse caratteristiche che vengono menzionate di seguito:

Trasmissione del movimento e della potenza tra assi intersecanti

Gli ingranaggi conici hanno la funzione di trasferire il movimento e la potenza tra assi intersecanti. In un ingranaggio conico, le filettature dell'ingranaggio si intersecano a circa 90 gradi, consentendo di cambiare la direzione della forza di rotazione ad angolo retto.

Ha una forma conica simile a quella di un ombrello e viene utilizzata in combinazione con le ruote coniche. Inoltre, per modificare la velocità di rotazione degli ingranaggi conici, si utilizzano ingranaggi con un numero diverso di denti, simili agli ingranaggi cilindrici.

Trasmissione di potenza fluida ed efficiente

Gli ingranaggi conici sono solitamente realizzati con materiali quali acciaio legato, acciaio al carbonio o acciaio temprato. Questi materiali offrono un'eccezionale robustezza, resistenza agli urti e all'usura, garantendo una trasmissione di potenza fluida ed efficace.

Forte resistenza chimica e alla corrosione

Gli ingranaggi conici sono noti per la loro eccezionale resistenza chimica e alla corrosione, che ne consente l'utilizzo in condizioni difficili.

Questi ingranaggi presentano numerosi vantaggi rispetto agli altri ingranaggi, tra cui una maggiore resistenza, migliori gradi di precisione e un maggior grado di affidabilità. Possono sopportare temperature più elevate e garantire una lunga durata.

Richiede una macchina per il taglio degli ingranaggi specializzata su larga scala

La produzione di ruote coniche richiede una macchina per il taglio degli ingranaggi specializzata su larga scala. Il metodo più tipico è il metodo Gleason, mentre altri metodi sono il metodo Klingelnberg e il metodo Fiat.

Si tratta di un esempio particolare del metodo di taglio dei denti per gli ingranaggi conici diritti, ma questo metodo è ritenuto inefficiente. Tagliare ogni scanalatura del dente utilizzando una macchina indexatrice in grado di creare un'inclinazione equivalente all'angolo del cono e una fresa specifica per i cilindri.

Buona lubrificazione e facilità di stampaggio

Gli ingranaggi conici sono apprezzati per la loro facilità di stampaggio, che li rende componenti versatili nei processi produttivi. Inoltre, hanno una buona lubrificazione che riduce l'attrito e l'usura tra i denti degli ingranaggi. Queste qualità rendono gli ingranaggi conici adatti a varie applicazioni in cui il funzionamento regolare e la durata sono essenziali.

Esempi di coppie coniche e applicazioni

Gli ingranaggi conici, caratterizzati da una forma conica e da alberi che si intersecano, sono componenti fondamentali in diversi sistemi meccanici. La loro versatilità consente diverse applicazioni, come il cambio del senso di rotazione di 90 gradi e la trasmissione di potenza. Scoprite i diversi usi e applicazioni della coppia conica elencati di seguito:

Automotive

Gli ingranaggi conici sono ampiamente utilizzati nelle applicazioni automobilistiche, come gli azionamenti dei differenziali, i sistemi di trasmissione e i sistemi di trazione posteriore delle automobili. Ciò consente alle ruote di ruotare a velocità diverse mantenendo trazione e stabilità, soprattutto durante le curve. Tra i suoi prodotti, la coppia conica rettilinea è il segmento più grande, in cui l'automotive ha una 53% condividere.

Attrezzature leggere e pesanti

Gli ingranaggi conici sono utilizzati per la propulsione o il funzionamento di unità ausiliarie in attrezzature leggere e pesanti come tosaerba, piccoli trattori, mulini per cemento, frantoi a cono, miscelatori di sabbia, carrelli elevatori e macchinari minerari.

Sono essenziali per la trasmissione della potenza, in quanto consentono un trasferimento efficiente del moto rotatorio dal motore alle ruote o alle lame di taglio.

Guida della ferrovia

Gli ingranaggi conici sono utilizzati anche nei riduttori e nei differenziali dei veicoli ferroviari, che consentono alla locomotiva di muoversi in avanti o indietro. Garantiscono un funzionamento regolare e una distribuzione efficiente della potenza.

Attrezzature per l'edilizia

Sono comunemente impiegati negli alberi di trasmissione dei veicoli da costruzione, come escavatori, pale e bulldozer. Gli ingranaggi conici nelle macchine edili forniscono una trasmissione di coppia affidabile per sollevare e posizionare carichi pesanti con precisione e controllo.

Riduttore industriale

Gli ingranaggi conici sono impiegati nei sistemi di trasporto, negli ascensori e nelle attrezzature per la movimentazione dei materiali, garantendo un movimento e un trasferimento efficiente delle merci all'interno delle strutture industriali.

Applicazioni speciali

Gli ingranaggi conici sono utilizzati nei macinacaffè con grandi impugnature a manovella, nelle impastatrici e nei trapani a manovella e nei dispositivi radiocomandati. Sono inoltre essenziali per i motori degli aerei, l'industria navale e il settore medico per ottenere prestazioni e sicurezza ottimali.

Tabella di confronto delle coppie coniche (pressofusione)

Caratteristica	Ingranaggio conico	Ingranaggio conico a spirale	Ingranaggio conico elicoidale (Come lo smusso a spirale)	Ingranaggio a mitragliatrice (Tipo di ingranaggio conico)
Tolleranza	±0.1 – 0.3 mm (depending on complexity)	±0.1 – 0.2 mm (tighter tolerances due to helical teeth)	±0.1 – 0.2 mm (tighter tolerances due to helical teeth)	±0.1 – 0.3 mm (depending on complexity)
Materiale	Lega di zinco (ZA-8, ZA-12)	Lega di alluminio (A356, A380)	Lega di alluminio (A356, A380)	Lega di zinco (ZA-8, ZA-12) o lega di alluminio (A356, A380)
Costo approssimativo	Più basso	Più alto dello smusso diritto	Più alto dello smusso diritto	Simile alla coppia conica
Tempi di consegna	4-6 settimane	6-8 settimane	6-8 settimane	4-6 settimane

FAQ

Che cos'è un ingranaggio conico?

La coppia conica è un tipo di ingranaggio con denti tagliati lungo la superficie di un cono. Questi ingranaggi vengono utilizzati per trasmettere il movimento e la potenza tra alberi intersecanti che non sono paralleli tra loro.

A cosa servono gli ingranaggi conici?

Gli ingranaggi conici sono utilizzati per trasmettere il movimento e la potenza tra alberi intersecati a diverse angolazioni. La loro versatilità e la capacità di trasferire efficacemente il moto ad angolo li rende componenti indispensabili in un'ampia gamma di settori e applicazioni.

A cosa servono gli ingranaggi conici?

Bevel gears change the direction of power transmission between intersecting shafts, typically at 90 degrees. They’re crucial components in cars, gearboxes, and various machines.

Qual è il vantaggio di una coppia conica?

Gli ingranaggi conici offrono un modo compatto per cambiare la direzione dell'albero e sono relativamente semplici da produrre, il che li rende convenienti per molte applicazioni.

Quali sono gli svantaggi delle ruote coniche?

Gli ingranaggi conici diritti possono essere rumorosi alle alte velocità e alcuni tipi generano un carico assiale di spinta che richiede un supporto supplementare.

What’s the difference between a bevel gear and a miter gear?

Entrambi sono ingranaggi conici, ma gli ingranaggi conici hanno lo stesso numero di denti e sono progettati specificamente per un'intersezione dell'albero a 90 gradi per cambiare semplicemente direzione, non per alterare i rapporti di velocità.