In qualsiasi macchina in cui avviene la generazione di un moto, serve un meccanismo per utilizzarlo, cioè i riduttori cicloidali.
Ad esempio il motore dell’auto ha un altissimo volume di rotazione, circa 6.000 o 7.000 giri al minuto, che non sarebbe utilizzabile dalle ruote, le quali non potrebbero mai girare ad una simile velocità.
Ecco perché esiste il cambio, che riduce la velocità di rotazione e la rende utilizzabile dalle ruote senza disintegrarle, perché è questo che accadrebbe se le facessimo girare 7.000 volte al minuto, se le collegassimo direttamente al motore.
I riduttori cicloidali sono particolari componenti per la trasmissione di moto e potenza, costituiti da una serie di ingranaggi, la cui finalità è incrementare la coppia nei sistemi elettromeccanici, diminuendo la velocità di rotazione.
In media le persone non si domandano come si trasforma la velocità del moto in coppia, capace di eseguire i lavori che le macchine svolgono per noi.
I riduttori sono parte integrante del nostro benessere e se ne fossimo sprovvisti, magari, ritorneremo meccanicamente centinaia di anni indietro, ai tempi delle prime rivoluzioni industriali, quando non si sapeva trasformare la velocità in coppia e quindi si poteva andare a cavallo o a piedi.
Mentre si riduce la velocità, il riduttore moltiplica la coppia, cioé la potenza, con lo stesso principio per cui la prima marcia ha meno velocità, ma più coppia, rispetto alla quinta.
Per capirne la funzionalità, bisogna entrare nel profondo e capire che cos’é e in che modo può incrementare la produzione aziendale.
Che cosa sono i riduttori Cicloidali (di velocità)?
Il termine Cicloide, con il suo aggettivo Cicloidale è derivato dal termine Ipociloide con la quale si descrive una curva (rossa in figura sottostante) tracciata da un punto fisso “X” su una circonferenza di diametro minore “d” che rotola senza strisciare su una circonferenza di diametro maggiore “D” o su una linea retta nel concetto di diametro portato all’infinito. Proprio come i termini ingranaggio elicoidale, cilindrico e conico; Cicloidale descrive semplicemente il meccanismo di funzionamento degli elementi interni del riduttore di velocità.
Come funzionano i riduttori Cicloidali (di velocità)
Per comprendere il principio di funzionamento di tali riduttori è fondamentale capire come determinare il rapporto di riduzione di un riduttori cicloidali. Partiamo dal concetto di riduttore epicicloidale caratterizzato da un ingranaggio planetario (P) che entra in moto planetario su un ingranaggio fisso dentato internamente (S) grazie all’ausilio di un elemento eccentrico. L’ingranaggio fisso ha uno o due “denti” in più rispetto al disco cicloide.
Nell’equazione di seguito, P identifica il numero dei denti dell’ingranaggio planetario, S quelli dell’ingranaggio fisso, ω2 la velocità angolare dell’ingranaggio planetario attorno al proprio asse. Il rapporto tra le velocità ω2 e ω1 è rappresentato come segue:
Se S-P = 1 il rapporto tra le velocità diventa:
Se S-P = 2 Il rapporto tra le velocità diventa:
Quindi, quando l’albero motore ruota alla velocità angolare ω1, l’ingranaggio planetario ruoterà alla velocità angolare:
Dove P indica il numero di denti dell’ingranaggio planetario e il simbolo indica che l’ingranaggio ruota in direzione opposta a quella dell’albero motore (eccentrico).
La rotazione dell’ingranaggio planetario attorno al proprio asse, nei riduttori cicloidali, è causata da una costante accelerazione generata dai perni di uscita (e dai relativi rulli) come mostrato in figura. In questo meccanismo i perni dell’albero di uscita sono equamente distribuiti e distanziati su un cerchio che è concentrico rispetto all’asse dell’ingranaggio fisso. I perni trasmettono la rotazione dell’ingranaggio planetario rotolando internamente attorno alla circonferenza dei fori di ciascun ingranaggio dei riduttori cicloidali. Il diametro dei fori meno il diametro dei perni dell’albero di uscita è uguale al doppio del valore di eccentricità dell’albero motore.
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