GN 7802 Ingranaggi cilindrici a denti dritti Plastica, angolo di pressione 20°, modulo 1

Ingranaggi

Gli ingranaggi trasferiscono il movimento rotatorio da un albero motore a un albero condotto attraverso un bloccaggio positivo. A seconda del rapporto del numero di denti degli ingranaggi utilizzati, è possibile mantenere, ridurre o aumentare la velocità e la coppia. Si tratta del cosiddetto rapporto di trasmissione in cui l'ingranaggio condotto viene messo in relazione con l'ingranaggio motore. Il rapporto inverso si applica alle velocità risultanti. Vedere le equazioni seguenti. Grazie al bloccaggio positivo tra le coppie di ingranaggi, il movimento di rotazione viene trasmesso con precisione e senza slittamenti.

Due o più ingranaggi combinati vengono chiamati treno di ingranaggi o rotismo a ingranaggi. L'ingranaggio più piccolo viene spesso chiamato pignone, mentre il più grande viene semplicemente chiamato ingranaggio. L'ingranaggio motore e quello condotto ruotano sempre in direzioni opposte. Se questo tipo di rotazione non è auspicabile per l’applicazione, è necessario interporre un terzo ingranaggio come ingranaggio intermedio. I treni di ingranaggi richiedono interassi ridotti che possono essere influenzati dal numero di denti scelto.

Rapporto di trasmissione i =

Rapporto di velocità: i = n₁ / n₂
Rapporto numero di denti i = z₂ / z₁

La forma, le dimensioni e la geometria dei denti possono essere descritte in base a un profilo di riferimento trapezoidale che corrisponde in linea di principio al profilo di una cremagliera. L'altezza del dente o del trapezio è normalizzata con un valore modulare specificato in millimetri. L'angolo tra i lati del trapezio simmetrico è definito angolo di pressione.

Il profilo di riferimento sul singolo dente è formato da una curva a evolvente lungo la superficie di contatto. Solo gli ingranaggi aventi lo stesso modulo e lo stesso angolo di pressione possono essere accoppiati tra loro.

Cremagliere a dentatura dritta

Una cremagliera può essere considerata un segmento di un ingranaggio con un diametro infinitamente grande. I denti della cremagliera corrispondono quindi esattamente al profilo di riferimento e i fianchi dei denti non sono curvati. La combinazione di una cremagliera e di un ingranaggio cilindrico a denti dritti consente di convertire i movimenti di rotazione in movimenti lineari o viceversa. L'ingranaggio che si innesta nella cremagliera viene chiamato pignone. Gli azionamenti a cremagliera vengono utilizzati nelle applicazioni di automazione con elevata precisione di ripetizione e frequenti cambi di direzione e di carico.

Gli azionamenti a cremagliera, in cui la cremagliera rimane ferma mentre il pignone si muove, vengono spesso utilizzati nei sistemi di trasporto. Il caso opposto, in cui il pignone ruota attorno a un asse fisso mentre la cremagliera si muove, viene spesso utilizzato nei sistemi di estrusione e nelle applicazioni di sollevamento e alimentazione.

Il valore meccanico più importante per le cremagliere a dentatura dritta è la forza massima che può essere esercitata su un singolo dente.

Di seguito sono riportate le formule generalmente applicabili per progettare gli ingranaggi cilindrici a denti dritti.

Modulo m
in mm

Passo p
in mm

Numero di denti z

Altezza del dente h
in mm

Ø circonferenza primitiva d
in mm

Addendum h_a
in mm

Ø del cerchio di troncatura d_a
in mm

Dedendum h_f
in mm

Ø del cerchio di fondo d_f
in mm

Spazio di manovra per la crestac
in mm

Rapporto di trasmissione i

Distanza centro di riferimento a_d
in mm

Interasse a
in mm

Le seguenti tolleranze t devono essere prese in considerazione per l'interasse a:
t = +0,03 / +0,1 con modulo 0,5 / 1 / 1,5
t = +0,08 / +0,3 con modulo 2 / 2,5 / 3

Gli ingranaggi cilindrici a denti dritti GN 7802 hanno una dentatura a evolvente con un angolo di pressione di 20°. Solo gli ingranaggi aventi lo stesso modulo e lo stesso angolo di pressione possono essere accoppiati tra loro.

La relazione seguente si applica alla dentatura a evolvente:

I fianchi dei denti degli ingranaggi hanno la forma di evolventi.

La tangente perpendicolare alla linea di azione passa attraverso il punto di contatto tra i due fianchi del dente (evolventi). La linea di azione si trova a un angolo di 20° rispetto alla linea primitiva di innesto.

Il punto primitivo si trova sulla linea di innesto all'intersezione tra la linea di azione e la linea centrale degli assi dell'ingranaggio.

Per ogni ingranaggio è possibile progettare un contro-ingranaggio con un diametro primitivo infinitamente grande, avente un profilo del dente trapezoidale. Questo profilo di riferimento corrisponde esattamente al profilo della cremagliera.

Diametro del cerchio di base d_b

Il passo p sulla circonferenza primitiva corrisponde al passo p sulla linea di innesto.

Il passo di base p_b corrisponde al passo di contatto p_e.

Il passo di contatto p_e è determinato dal passo p e dalla dimensione dell'angolo di pressione α.

Passo di base p_b

Passo di contatto p_e

Vantaggi specifici del materiale

Gli ingranaggi GN 7802 sono realizzati in poliammide e offrono i seguenti vantaggi specifici di questo materiale:

• Minor peso rispetto agli ingranaggi in metallo
• Riduzione del rumore
• Basso coefficiente di attrito, pertanto la lubrificazione non è necessaria
• Elevata resistenza alla corrosione
• Trasmissione di coppia più elevata rispetto ad altre materie plastiche, come poliacetale (POM) / polichetone (PK)

Inoltre, gli ingranaggi in acciaio sono spesso sovradimensionati per la loro applicazione. In questi casi, gli ingranaggi in poliammide rappresentano un'alternativa più economica. Gli ingranaggi cilindrici a denti dritti GN 7802 in poliammide sono spesso utilizzati nelle applicazioni seguenti:

• Macchine per l'imballaggio e il trasporto
• Macchine per la pulizia industriale
• Macchine per la lavorazione del vetro e della ceramica
• Macchine agricole
• Industria chimica e farmaceutica
• Elettrodomestici

Lubrificazione / Manutenzione

Uno dei principali vantaggi degli ingranaggi cilindrici a denti dritti GN 7802 in plastica è la possibilità di utilizzarli senza lubrificazione. Se la lubrificazione è comunque necessaria per ridurre l'attrito e l'usura o per aumentare la durata dell'ingranaggio, si consiglia di utilizzare grasso al litio saponificato a base di olio minerale.

Accoppiamento degli ingranaggi - Metallo e plastica

Gli ingranaggi cilindrici a denti dritti GN 7802 in plastica possono essere utilizzati anche in combinazione con gli ingranaggi in metallo.

Con questo abbinamento, l'ingranaggio più piccolo (pignone) dovrebbe essere in metallo e quello più grande in plastica, poiché l'usura dell'ingranaggio più grande è distribuita su un maggior numero di denti, prolungando quindi la durata.

La combinazione di ingranaggi in metallo e plastica offre ulteriori vantaggi perché il metallo ha una maggiore conducibilità termica che determina una migliore dissipazione del calore durante il funzionamento e una conseguente riduzione dell'usura dell'ingranaggio in plastica.

Lavorazione del mozzo degli ingranaggi in plastica

Durante la realizzazione di un foro alesato o di una sede per chiavette è necessario osservare i seguenti punti:

• Le ganasce utilizzate devono corrispondere esattamente al cerchio di troncatura dell'ingranaggio.
• La superficie di serraggio deve essere la più ampia possibile. Ad esempio, per il modulo 3 è necessario serrare almeno 3 - 4 denti e per il modulo 1 almeno 7 denti.
• I parametri di taglio e le velocità di avanzamento adatte alla poliammide devono essere scelti in base al metodo di lavorazione. Se necessario, durante la lavorazione è opportuno ricorrere al raffreddamento o alla lubrificazione.

Coppia

I dati relativi alla coppia riportati nella tabella del foglio di normalizzazione sono stati determinati attraverso una combinazione di calcoli teorici e prove di laboratorio. I dati determinati empiricamente sono stati verificati con un software adeguato, tenendo conto delle linee guide VDI 2736 per la progettazione di ingranaggi termoplastici.

Le serie di prove sono state eseguite in funzionamento continuo a una velocità di 100-150 giri/min senza lubrificazione, per testare le condizioni più severe.

Il calcolo teorico si basa sulle seguenti ipotesi:

• La forza del dente F viene scomposta in forza tangenziale F_t e forza radiale F_r.
• La forza radiale F_r è considerata trascurabile. Di conseguenza si può semplicemente ipotizzare che la forza del dente F abbia lo stesso valore della forza tangenziale F_t sulla circonferenza primitiva.
• Si assume il caso meno favorevole in cui solo un dente è innestato.

La forza tangenziale F_t è quindi correlata alla coppia attraverso il diametro della circonferenza primitiva. La formula seguente si applica alla coppia nominale:

Le coppie indicate nel foglio di normalizzazione devono essere considerate valori indicativi e possono variare in base alla situazione applicativa specifica. Le condizioni di funzionamento, come la velocità, la temperatura, l'accoppiamento di ingranaggi di materiali diversi, il funzionamento con lubrificazione o a secco ecc. influiscono notevolmente sulla capacità di carico.