7 tipi di ingranaggi spiegati: Una guida completa

Cosa sono gli ingranaggi?

Ingranaggi sono parti rotonde con denti. I denti contribuiscono a spostare la potenza da una parte all'altra della macchina. Gli ingranaggi aiutano le macchine a funzionare:

Spostamento potenza da un punto all'altro
Far girare le cose più veloce o più lento
Cambiare il direzione le cose si trasformano

Gli ingranaggi sono presenti in molti oggetti che vediamo tutti i giorni, come automobili, orologi e biciclette!

7 tipi principali di ingranaggi

Esaminiamo il grande tipi di ingranaggi e cosa li rende tali speciale!

1. Ingranaggi cilindrici

Ingranaggi cilindrici avere denti dritti che sporgono. Sono il tipo di ingranaggio più comune.

Cosa fanno: Spostare l'alimentazione tra le parti che scorrono una accanto all'altra
Dove si trovano: Orologi, macchinine e passerelle mobili
Cose belle: Funziona molto bene (85-98% efficiente)
Non così bene: Può essere rumoroso

Fatto divertente: Circa il 65% di tutti i sistemi di trasmissione nelle fabbriche utilizza ingranaggi cilindrici!

2. Ingranaggi elicoidali

Ingranaggi elicoidali hanno denti che vanno ad un angolo. Sembra che si attorciglino intorno all'ingranaggio.

Cosa fanno: Muove la potenza in modo fluido e meno rumoroso
Dove si trovano: Ricambi auto e pompe dell'acqua
Cose belle20% più resistenti degli ingranaggi cilindrici e più silenziosi di 6-12 dB
Non così bene: Spingere lateralmente mentre si gira

Le auto Toyota utilizzano ingranaggi elicoidali per rendere più silenziose le loro auto ibride.

3. Ingranaggi conici

Ingranaggi conici aspetto coni con i denti. Aiutano a trasformare la potenza in curva.

Cosa fanno: Cambia la direzione di svolta di 90 gradi
Dove si trovano: Trapani a mano e parti di automobili
Cose belle: Potenza di rotazione in curva
Non così bene: Difficile da realizzare

Gli elicotteri utilizzano speciali ingranaggi conici per muovere le loro grandi pale! [^4] Si possono vedere ingranaggi conici realizzati con fresatura CNC di precisione quando sono necessari pezzi molto precisi.

4. Ingranaggi a vite senza fine

Ingranaggi a vite senza fine avere un vite forma che fa girare una ruota. Hanno un aspetto diverso dagli altri ingranaggi!

Cosa fanno: Rallentare molto la rotazione (fino a un rapporto di 100:1)
Dove si trovano: Ascensori e grandi macchine
Cose belle: Può impedire che le cose si muovano all'indietro
Non così bene: Può sprecare parte dell'energia come calore

Gli ascensori utilizzano ingranaggi a vite senza fine come dispositivi di sicurezza che ne impediscono la caduta!

5. Cremagliera e pignone

A cremagliera e pignone ha un barra dritta con denti e un piccolo ingranaggio rotondo.

Cosa fanno: Trasformare il moto rotatorio in moto rettilineo
Dove si trovano: Sterzo dell'auto e alcune macchine
Cose belle: Design semplice
Non così bene: Necessita di una buona configurazione per funzionare bene

6. Ingranaggi planetari

Ingranaggi planetari hanno un centro "sole" con un ingranaggio più piccolo "pianeta" che girano intorno ad esso.

Cosa fanno: Cambiare molto la velocità in uno spazio ridotto
Dove si trovano: Turbine eoliche e automobili
Cose belle: 3 volte più potente di altri ingranaggi nello stesso spazio
Non così bene: Più complesso

Le turbine eoliche utilizzano ingranaggi planetari per trasformare il lento movimento delle grandi pale in una rapida rotazione per produrre energia. Gli ingranaggi planetari spesso necessitano di lavorazione del metallo personalizzata per funzionare correttamente.

7. Ingranaggi interni

Ingranaggi interni hanno i denti sul all'interno di un anello anziché all'esterno.

Cosa fanno: Contribuire al funzionamento dei sistemi planetari
Dove si trovano: Nei riduttori epicicloidali
Cose belle: Risparmiare spazio
Non così bene: Difficile da realizzare

Tipi di ingranaggi speciali

Ci sono alcuni speciale per determinati lavori:

Ingranaggi ipoidi: Usato nelle auto per farle funzionare meglio con il gas 15%
Ingranaggi a spina di pesce: Denti elicoidali doppi che non spingono lateralmente
Ingranaggi scanalati: Forma speciale per bloccare gli alberi
Ingranaggi magnetici: Lavorare senza toccare (usato nei robot)

Scegliere il tipo di ingranaggio giusto

Come si sceglie il migliore attrezzatura? Pensate a questi aspetti:

Elementi chiave su cui riflettere:

Cosa serve	Tipo di attrezzatura migliore	Perché funziona
Funzionamento silenzioso	Ingranaggi elicoidali	I denti angolati fanno meno rumore
Spazio ridotto	Ingranaggi planetari	3 volte più potenza nello stesso spazio
Curva ad angolo retto	Ingranaggi conici	La forma a cono gira gli angoli
Alta velocità	Ingranaggi elicoidali	Funzionamento fluido ad alta velocità
Movimento unidirezionale	Ingranaggi a vite senza fine	Non può essere girato all'indietro
Movimento rettilineo	Cremagliera e pignone	Trasforma la rotazione in movimento rettilineo

Per lavori diversi:

Auto: Utilizzare ingranaggi ipoidi e planetari
Aerei: Utilizzare ingranaggi conici leggeri e robusti
Robot: Necessità di ingranaggi magnetici e cilindrici precisi

Le aziende che producono robot hanno bisogno di servizi di rettifica di precisione per i loro ingranaggi.

Materiali per ingranaggi

Gli ingranaggi possono essere realizzati in molti modi cose diverse:

Metallo: Acciaio, ferro, ottone, bronzo
Plastica: Nylon, acetale, POM
Altro: Fibra di carbonio, legno (per alcune cose)

Perché il materiale è importante:

Acciaio gli ingranaggi sono molto robusti ma pesanti
Plastica gli ingranaggi sono silenziosi, ma non così forti
Bronzo Gli ingranaggi funzionano bene con l'acciaio e contribuiscono a ridurre l'attrito.

Per ingranaggi in plastica, Plastica CNC La lavorazione dà buoni risultati.

Come vengono prodotti gli ingranaggi

Gli ingranaggi devono essere realizzati precisamente. Sono prodotti da:

Taglio: Utilizzo di macchine speciali per tagliare i denti
Trattamento termico: Rendere il metallo più duro
Stampa 3D: Per ingranaggi in plastica e parti di prova

Problemi e soluzioni per gli ingranaggi

Gli ingranaggi possono avere problemi. Eccone alcuni comuni:

Rumore: Utilizzare ingranaggi elicoidali o una migliore lubrificazione
Indossare: Scegliere materiali più duri o una migliore finitura superficiale
Interruzione: Non esercitare troppa forza sull'ingranaggio.

Standard per gli ingranaggi

Gli ingranaggi seguono regole speciali in modo che lavorino insieme:

ISO 1328: Regole per l'esattezza degli ingranaggi
AGMA 2000: Regole per il carico che gli ingranaggi possono sopportare
DIN 3961: Regole per le tolleranze degli ingranaggi

Più di 70% di ingranaggi industriali seguono queste regole.

Domande che le persone pongono

Qual è il tipo di attrezzatura più resistente?

Gli ingranaggi cilindrici ed elicoidali in acciaio temprato sono i più resistenti per la maggior parte dei lavori.

Qual è il tipo di ingranaggio migliore per le alte velocità?

Gli ingranaggi elicoidali rettificati di precisione funzionano meglio alle alte velocità, perché scorrono in modo fluido.

Come posso rendere più silenziosi gli ingranaggi?

Utilizzare ingranaggi elicoidali o a spina di pesce e mantenerli ben lubrificati.

Cosa fa rompere gli ingranaggi?

Un cattivo allineamento, una scarsa lubrificazione o una forza eccessiva.

Sintesi

Gli ingranaggi sono sorprendente parti che aiutano le macchine a funzionare. Dal semplice ingranaggio cilindrico ai complessi sistemi planetari, ogni tipo ha un compito speciale.