Un nuovo concetto di riduttore a tre stadi (parte 2)

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NESTED, un nuovo concetto di riduttore a tre stadi con elevato rapporto di riduzione basato su un’architettura cicloidale annidata (parte 2).

Aumentare il rapporto di trasmissione riducendo al contempo l’ingombro del sistema è una sfida alla quale i progettisti meccanici devono spesso fare fronte. La crescente importanza di soluzioni a elevata densità di potenza ha portato allo sviluppo di architetture innovative con ingranaggi cicloidali e ipocicloidali. Tuttavia, quando il rapporto di trasmissione richiesto aumenta e, di conseguenza, anche il numero di stadi necessario cresce, l’architettura del riduttore gioca un ruolo fondamentale nel ridurre al minimo le gli ingombri complessivi. Nel presente documento viene presentata una soluzione innovativa.

Il nuovo design combina tre stadi cicloidali e ipocicloidali per ottenere un rapporto di trasmissione più elevato rispetto a un tradizionale riduttore cicloidale a due stadi avente ingombri comparabili. Questa architettura è chiamata NESTED, poiché coinvolge stadi con ingranaggi interni ed esterni annidati uno dentro l’altro.

Viene mostrato un confronto della soluzione proposta con l’architettura cicloidale a due stadi più compatta disponibile sul mercato (i.e. soluzione Wolfrom). Vengono discussi i rapporti di trasmissione ottenibili in funzione del numero totale di elementi del sistema e le relative coppie che agiscono su ciascun componente. Infine, viene mostrato un esempio di design NESTED (domanda di brevetto italiano n. 102022000006671).

Una nuova architettura cicloidale annidata

Nel precedente numero di Organi di Trasmissione (maggio 2023, ndr) sono state introdotte le principali soluzioni ad elevata densità di potenza (HPD) per la riduzione della velocità. Nel caso di elevati rapporti di riduzione (gear ratio – GR), tra le alternative più comuni possono essere annoverati i riduttori epicicloidali multistadio classici, le soluzioni bi-stadio Wolfrom e le soluzioni tri-stadio (bi-stadio Wolfrom + stadio classico). Sebbene tutte queste architetture siano funzionali, mostrano problemi in termini di ingombri assiali. Ciò può rappresentare una forte limitazione in una era in cui il mercato è alla continua ricerca di soluzioni sempre più compatte e performanti da impiegare in ambiti quali la robotica, in cui la miniaturizzazione gioca un ruolo determinante. Di seguito verrà presentata una nuova architettura denominata NESTED. Il nome deriva dal fatto che tale soluzione prevede più stadi (ipo)cicloidali annidati l’uno all’interno dell’altro. In questo modo risulta possibile minimizzare gli ingombri (a parità di coppia trasmissibile).

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