Un riduttore fa parte di un sistema meccanico di ingranaggi e alberi che ha lo scopo principale di rallentare le cose all’interno di una macchina in modo che l’energia possa essere trasferita e utilizzata in un altro posto. Gli ingranaggi di riduzione sono pi? comunemente visti nelle trasmissioni di auto e camion e in queste impostazioni riducono le alte velocit? di rotazione del motore e le convertono in una velocit? utilizzabile e pi? lenta che le gomme possono interpretare e utilizzare in sicurezza. Questi tipi di configurazioni degli ingranaggi sono spesso utilizzati anche in macchinari pesanti e altri apparecchi meccanici sia grandi che piccoli. Tutto ci? che utilizza alte velocit? di rotazione in un posto ma necessita di energia ridotta in un altro pu? utilizzare questo tipo di sistema interno. Quando gli ingranaggi funzionano correttamente, la velocit? di rotazione dell’albero di ingresso si converte in una velocit? di rotazione pi? lenta sull’albero di uscita. Questa riduzione della velocit? di uscita aiuta ad aumentare la coppia. Il sistema pu? apparire leggermente diverso in diverse impostazioni, ma il concetto ? generalmente lo stesso.
Composizione di base
Questi tipi di configurazioni degli ingranaggi si verificano quasi sempre all’interno dei meccanismi interni di motori, macchine e altri componenti meccanici. In termini di basi, di solito non sono molto complicati. Un semplice riduttore ? costituito da due ingranaggi che hanno denti della stessa misura ma di diametro diverso. Il numero di denti ? proporzionale alla circonferenza; l’ingranaggio di circonferenza pi? piccolo avr? meno denti di quello pi? grande. Ad esempio, un ingranaggio con una circonferenza di 16 pollici (40.64 cm) avr? il doppio dei denti rispetto a uno con una circonferenza di 8 pollici (20.32 cm).
Quando questi ingranaggi si ingranano in un riduttore, l’ingranaggio pi? piccolo fa due giri per ogni giro dell’ingranaggio pi? grande – in altre parole, gira il doppio pi? velocemente. Al contrario, la quantit? di coppia disponibile sull’albero pi? grande sarebbe il doppio di quella sul pi? piccolo. Quando la velocit? dell’uscita diminuisce, la coppia aumenta proporzionalmente.
Determinazione del rapporto di trasmissione
Il rapporto di trasmissione, che ? un modo per esprimere la relazione tra le velocit? relative di ciascuna marcia coinvolta, ? quasi sempre determinato dal numero di denti coinvolti. Questo a sua volta ? espresso nel rapporto tra il numero di denti sull’ingranaggio pi? grande e il numero di denti sull’ingranaggio pi? piccolo. Ad esempio, un sistema di riduzione del cambio monostadio composto da due marce, una con 30 denti e l’altra con 10 denti, avrebbe un rapporto di trasmissione di 30:10 o 3: 1. In questo sistema, l’ingranaggio pi? grande gira a un terzo della velocit? del pi? piccolo, pur avendo tre volte la coppia disponibile.
I riduttori a pi? stadi di riduzione del cambio consentono rapporti di trasmissione molto pi? elevati rispetto a quelli pratici con i sistemi a singolo stadio. Alberi e ingranaggi aggiuntivi sono utilizzati in questi sistemi. Ad esempio, un piccolo ingranaggio viene aggiunto all’albero di uscita della prima serie di ingranaggi per fungere da driver di input per una seconda serie di ingranaggi. Se necessario, ? possibile aggiungere ulteriori set di ingranaggi. Il rapporto di trasmissione finale viene determinato moltiplicando il rapporto di ciascuna serie di ingranaggi. Ad esempio, un riduttore costituito da tre serie di ingranaggi con rapporti di trasmissione di 3: 1, 4: 1 e 5: 1 produrrebbe un rapporto di trasmissione finale di 60: 1.
Trasmissioni come esempio comune
Le trasmissioni per auto sono un buon esempio di un sistema di riduzione del cambio a pi? stadi. Un tipico motore gira da 1500 a 3000 giri al minuto (RPM), una velocit? molto maggiore di quella necessaria alle gomme. In effetti, se cos? tanta potenza dovesse andare alle gomme, probabilmente provocherebbe seri problemi poich? probabilmente sarebbe pi? di quello che potrebbero gestire. La trasmissione della vettura riduce gli RPM all’albero motore, aumentando sufficientemente la coppia per spostare il veicolo. La parte posteriore riduce ulteriormente la velocit? a un livello utilizzabile, moltiplicando la quantit? di coppia disponibile per le ruote motrici.
Molte altre macchine, compresi molti utensili manuali ad alimentazione elettrica, usano una qualche forma di riduttore per controllare la velocit? di uscita aumentando la coppia disponibile. Ci? consente a motori elettrici di piccole dimensioni, relativamente a bassa potenza, di eseguire lavori che altrimenti richiederebbero motori molto pi? grandi e pi? potenti.