Ingranaggi planetari: tipi, usi e processi

Ingranaggi planetari: tipi, usi e processi

Nel campo della trasmissione meccanica, gli ingranaggi planetari, con la loro struttura compatta, l'elevata efficienza di trasmissione e l'ampio rapporto di trasmissione, sono diventati i componenti di trasmissione principali di molte attrezzature industriali e veicoli di trasporto. Un sistema completo di ingranaggi planetari è composto da quattro componenti chiave: rispettivamente gli ingranaggi solari che forniscono potenza in ingresso, gli ingranaggi planetari che ruotano attorno agli ingranaggi solari, la corona dentata che serve a fissare e supportare e il carrello che collega gli ingranaggi planetari. Questi quattro componenti principali lavorano in coordinamento. Insieme realizzano la trasmissione e la variazione di velocità della potenza, e l'insieme di essi è anche chiamato sistema di ingranaggi planetari o set di ingranaggi planetari.

I. I principali tipi di ingranaggi planetari

A seconda dei diversi scenari applicativi e dei requisiti di trasmissione, gli ingranaggi planetari possono essere suddivisi in diverse tipologie. I metodi di combinazione e i principi di funzionamento di ingranaggi solari, ingranaggi planetari, corone dentate e portanti di ogni tipologia sono leggermente diversi.

Ingranaggi epicicloidali monostadio: si tratta del tipo più elementare di ingranaggi epicicloidali, costituito da un solo set di ingranaggi solari, satelliti, corona dentata e supporto. La sua struttura è semplice e il rapporto di trasmissione è fisso. Viene spesso utilizzato in apparecchiature che non richiedono requisiti di trasmissione complessi, come il meccanismo di riduzione dei piccoli motori. In un sistema di ingranaggi epicicloidali monostadio, la potenza viene immessa dagli ingranaggi solari e trasmessa all'uscita del supporto o della corona dentata tramite i satelliti per ottenere funzioni di decelerazione o accelerazione. La modalità di uscita corrispondente può essere l'uscita dell'albero.

Riduttori epicicloidali multistadio: quando è richiesto un rapporto di trasmissione più ampio o un controllo più preciso del cambio di velocità, entrano in gioco i riduttori epicicloidali multistadio. Sono costituiti da più gruppi di ingranaggi epicicloidali collegati in serie o in parallelo. La corona dentata o il porta-ingranaggio dello stadio precedente può fungere da componente di ingresso di potenza dello stadio successivo. Questo tipo di riduttore epicicloidale è ampiamente utilizzato in macchinari pesanti e impianti eolici. La sua uscita mandrino può erogare stabilmente una coppia elevata, soddisfacendo i requisiti di lavoro ad alta intensità dell'attrezzatura.

Ingranaggi planetari composti: la struttura degli ingranaggi planetari composti è più complessa. Di solito sono costituiti da due o più ingranaggi solari e si ingranano con le corone dentate attraverso diversi ingranaggi planetari, consentendo la commutazione di vari rapporti di trasmissione. È relativamente comune nella trasmissione automatica delle automobili. Può regolare in modo flessibile lo stato della trasmissione in base alla velocità di guida del veicolo e alle variazioni di carico, garantendo fluidità e potenza di guida. Allo stesso tempo, i collegamenti di trasmissione relativi alla trazione integrale si basano anche sul coordinamento preciso degli ingranaggi planetari composti.

Ii. L'ampia gamma di applicazioni degli ingranaggi planetari

Gli ingranaggi epicicloidali, con le loro eccezionali prestazioni di trasmissione, svolgono un ruolo insostituibile in molteplici settori. Diversi scenari applicativi corrispondono a diverse configurazioni di sistemi di ingranaggi epicicloidali e riduttori epicicloidali.

Nel settore automobilistico, gli ingranaggi planetari sono un componente fondamentale delle trasmissioni automatiche nel sistema di trasmissione delle automobili. Gli ingranaggi solari ricevono la potenza trasmessa dal motore, gli ingranaggi planetari ruotano attorno ad essi e azionano la corona dentata portante o corona dentata per il movimento, quindi trasmettono la potenza al sistema di trazione integrale attraverso l'uscita dell'albero motore per ottenere accelerazione, decelerazione e retromarcia del veicolo. Inoltre, il meccanismo di accoppiamento di potenza dei veicoli ibridi adotta spesso un gruppo di ingranaggi planetari per ottenere un coordinamento efficiente tra alimentazione a carburante e alimentazione elettrica.

Nel settore dei macchinari industriali: nelle macchine utensili, i riduttori epicicloidali sono spesso utilizzati nei sistemi di azionamento del mandrino. Grazie alla funzione di velocità variabile dei riduttori epicicloidali, la velocità del mandrino può essere regolata per soddisfare diverse esigenze di lavorazione. La precisione della potenza del mandrino influisce direttamente sulla qualità dei pezzi lavorati. Nel frattempo, nei macchinari pesanti come gru e nastri trasportatori, i riduttori epicicloidali possono fornire una trasmissione di coppia elevata, garantendo un funzionamento stabile dell'attrezzatura anche durante il trasporto di carichi pesanti. In questo caso, il fissaggio della corona dentata e la capacità di carico del trasportatore svolgono un ruolo cruciale.

Settore aerospaziale e delle nuove energie. Nelle apparecchiature aerospaziali, come il sistema di trasmissione degli accessori del motore degli aerei, gli ingranaggi planetari, grazie alla loro struttura compatta e all'elevata affidabilità, consentono una trasmissione di potenza efficiente in spazi limitati. L'accoppiamento ad alta precisione tra ingranaggi solari e satelliti garantisce il funzionamento stabile dell'apparecchiatura anche in condizioni di lavoro estreme. Nel campo delle nuove energie, i riduttori delle apparecchiature eoliche adottano un gruppo di ingranaggi planetari, in grado di convertire la rotazione a bassa velocità della turbina eolica nella rotazione ad alta velocità richiesta dal generatore. Nel sistema di inseguimento fotovoltaico, l'angolazione dei pannelli fotovoltaici viene regolata anche tramite il sistema di ingranaggi planetari per migliorare il tasso di utilizzo dell'energia solare.

Iii. Tecniche di lavorazione degli ingranaggi planetari

La lavorazione degli ingranaggi planetari richiede requisiti di precisione estremamente elevati. Ogni collegamento influisce direttamente sulle prestazioni e sulla precisione di accoppiamento di ingranaggi solari, ingranaggi planetari, corone dentate e porta-ingranaggio. Ciò determina ulteriormente l'efficienza di trasmissione e la durata del sistema di ingranaggi planetari.

Produzione di grezzi per ingranaggi: in primo luogo, in base alle dimensioni e ai requisiti dei materiali degli ingranaggi planetari, i grezzi per ingranaggi vengono realizzati mediante processi di forgiatura o fusione. Il processo di forgiatura può migliorare la densità del metallo e le proprietà meccaniche del grezzi ed è adatto per ingranaggi solari e planetari che sopportano coppie elevate. Il processo di fusione è applicabile a ingranaggi portanti e corone dentate con strutture complesse, il che può ridurre i costi di produzione.

Lavorazione degli ingranaggi: per gli ingranaggi solari e gli ingranaggi planetari, i profili dei denti devono essere lavorati attraverso processi come tornitura, dentatura e sagomatura. Il processo di dentatura può produrre in modo efficiente profili dei denti evolventi ad alta precisione, garantendo la precisione di accoppiamento degli ingranaggi solari e degli ingranaggi planetari. Il processo di sagomatura degli ingranaggi è applicabile alla lavorazione del profilo dei denti interni dell'anello interno dell'ingranaggio. Una volta completata la lavorazione, sono ancora necessari trattamenti termici come la cementazione e la tempra per migliorare la durezza e la resistenza all'usura degli ingranaggi e prolungare la durata degli ingranaggi planetari.

Assemblaggio e ispezione: durante il processo di assemblaggio del gruppo di ingranaggi epicicloidali, gli ingranaggi solari, gli ingranaggi planetari, la corona dentata e il supporto devono essere assemblati con precisione per garantire che la coassialità e il gioco di ingranamento di ciascun componente soddisfino i requisiti di progettazione. Una volta completato l'assemblaggio, vengono eseguiti test prestazionali sul riduttore epicicloidale, inclusi test di efficienza della trasmissione, test di rumorosità, test di coppia, ecc. Allo stesso tempo, viene verificata la precisione dell'uscita dell'albero e dell'uscita del mandrino per garantire che il sistema di ingranaggi epicicloidali possa soddisfare i requisiti applicativi effettivi.

In sintesi, gli ingranaggi planetari, in quanto componenti di trasmissione efficienti, sono composti da ingranaggi solari, ingranaggi planetari, corone dentate e porta-ingranaggio, ognuno dei quali svolge le proprie funzioni all'interno della propria struttura. Diverse tipologie di ingranaggi planetari e riduttori epicicloidali sono adatte a diversi scenari applicativi e tecniche di lavorazione precise sono la chiave per garantirne le prestazioni. Con il continuo sviluppo della tecnologia industriale, l'applicazione degli ingranaggi planetari in nuovi campi continuerà ad espandersi, fornendo un solido supporto per l'aggiornamento e l'ottimizzazione dei sistemi di trasmissione meccanica.