Le caratteristiche ed i campi di applicazione degli ingranaggi a spina di pesce

L'ingranaggio a spina di pesce è un doppio appositamente progettato ingranaggio elicoidale , con i denti disposti a forma di 'persona'. Gli angoli elicoidali sui lati sinistro e destro sono simmetrici ma opposti in direzione. Questa struttura gli conferisce sia un'elevata capacità di carico che caratteristiche di trasmissione fluida ed è ampiamente utilizzata in macchinari pesanti, navi, energia e altri campi

Le caratteristiche dei grandi ingranaggi a spina di pesce

1. Elevata capacità di carico

   La struttura a doppia elica degli ingranaggi a spina di pesce consente di distribuire il carico su più superfici dei denti. Rispetto agli ingranaggi elicoidali, la capacità di carico è aumentata dal 30% al 50%.

   Le forze assiali si annullano a vicenda, riducendo il carico assiale sui cuscinetti e prolungando la durata dell'attrezzatura.

2. Funziona senza problemi con un basso rumore

   Il design ad angolo elicoidale simmetrico elimina la spinta assiale degli ingranaggi elicoidali, riducendo significativamente vibrazioni e rumore ed è adatto per condizioni di lavoro ad alta velocità e carichi pesanti.

3. Elevata efficienza di trasmissione

   L'area di contatto della superficie del dente è ampia, l'attrito radente è ridotto e l'efficienza può raggiungere oltre il 98%.

4. La produzione è complessa e il costo è elevato

   Richiede macchine utensili speciali (come le fresatrici per ingranaggi a spina di pesce) per la lavorazione e presenta requisiti severi per la precisione e l'assemblaggio del profilo del dente.

Principali campi di applicazione

1. Industria della costruzione navale

   Riduttori utilizzati nei sistemi di propulsione navale (come grandi navi mercantili e navi da guerra), che trasmettono una coppia elevata e devono essere resistenti alla corrosione dell'acqua di mare.

2. Apparecchiature energetiche

   Unità di generazione idroelettrica (azionamento di turbine), scatole di aumento della velocità di turbine eoliche e dispositivi di azionamento di pompe di circolazione di centrali nucleari.

3. Macchinari pesanti

   Attrezzature a bassa velocità e per carichi pesanti come frantoi da miniera, laminatoi per acciaio e cementifici.

4. Aerospaziale

   I sistemi di trasmissione di alcuni motori aeronautici richiedono una combinazione di leggerezza ed elevata resistenza.

5. Ingegneria Chimica e Metallurgia

   Componenti di trasmissione di potenza per compressori e soffianti di grandi dimensioni.

Difficoltà di progettazione e produzione

1. Elaborazione del profilo del dente

   Per garantire la simmetria e la precisione dei denti elicoidali sinistro e destro (standard ISO 1328), è necessaria una fresatrice per formatura CNC o una rettificatrice per ingranaggi.

   Design della scanalatura di ritiro dell'utensile: alcuni ingranaggi a spina di pesce hanno una scanalatura di ritiro dell'utensile al centro per una lavorazione comoda, ma ridurrà leggermente la resistenza.

2. Selezione dei materiali

   Gli acciai legati comuni (come 20CrMnTi, 42CrMo) subiscono un trattamento di cementazione superficiale, tempra o nitrurazione per aumentare la durezza (HRC58-62).

3. Controllo della deformazione termica

   Gli ingranaggi di grandi dimensioni sono soggetti a deformazione durante il trattamento termico e richiedono processi di tempra graduale o di correzione laser.

4. Requisiti di assemblaggio

   È necessario un allineamento preciso per evitare un carico irregolare sulla superficie del dente dovuto al disallineamento.

Tendenza di sviluppo futuro

1. Design integrato: formato in un unico pezzo con cuscinetti e alloggiamento per ridurre gli errori di assemblaggio.

2. Monitoraggio intelligente: incorporamento di sensori per ottenere diagnosi sanitarie in tempo reale.

3. Applicazione di nuovi materiali: esplorazione di materiali compositi in fibra di carbonio o ingranaggi rivestiti in ceramica.