Il principio di trasmissione e le precauzioni d’uso di un variatore a trasmissione continua con disco conico planetario (riduttore variabile).

Il variatore meccanico planetario a cono e disco è un dispositivo sofisticato di trasmissione a variazione continua. Esso consente di ottenere variazioni continue e fluide della velocità di uscita all'interno di un intervallo predeterminato mediante regolazione meccanica, mantenendo costante la velocità di ingresso. Il suo principio fondamentale non si basa sulle tradizionali variazioni del rapporto di trasmissione, bensì sulla variazione continua del raggio di contatto nella trasmissione per attrito.

La struttura principale di questo cambio comprende un albero di ingresso, un albero di uscita e un meccanismo a disco conico planetario. L'albero di ingresso è collegato a un disco conico solare motore. Il disco conico solare presenta tipicamente una superficie di attrito conica concava. Intorno al disco conico solare sono distribuiti in modo uniforme diversi ingranaggi conici planetari. Questi dischi conici planetari hanno forma doppia-conica, con le loro due superfici coniche a contatto rispettivamente con la superficie conica interna del disco conico solare e con la superficie conica interna di un anello di pressione (o anello di uscita) assialmente mobile. Sostenuti da una gabbia o da un portapianetari, gli ingranaggi conici planetari possono ruotare attorno al proprio asse e contemporaneamente rivoluzionare all'interno della cavità formata dal disco conico solare e dall'anello di pressione.

Il processo di variazione della velocità è un’azione meccanica di coordinamento precisa. Quando è necessario modificare la velocità in uscita, si fa ruotare la vite di regolazione della velocità tramite una manopola esterna o un meccanismo di regolazione della velocità. Questa vite spinge il dado di regolazione della velocità a produrre uno spostamento assiale. Il movimento del dado, attraverso un insieme di cuscinetti a spinta o di meccanismi articolati, trasmette infine e modifica la posizione angolare della camma di regolazione della velocità o della piastra inclinata. Questa variazione dell’angolo della camma costringe tutti i pignoni conici planetari a inclinarsi in modo sincrono, ossia a modificare l’angolo tra i loro assi e l’asse del disco conico centrale.

La variazione dell'angolo di inclinazione degli ingranaggi conici planetari costituisce la chiave fisica della variazione di velocità. Quando il disco conico planetario si trova a un determinato angolo di inclinazione, il raggio efficace del suo punto di contatto con il disco conico solare è fisso. Tale raggio, misurato dal centro di rotazione del disco conico solare, costituisce il raggio di ingresso del cambio. Contestualmente, il raggio del punto di contatto tra il disco conico planetario e l'anello di pressione esterno costituisce il raggio di uscita del cambio. Ciò equivale a modificare continuamente il rapporto tra i raggi di trasmissione del lato motore (disco conico solare) e del lato condotto (anello di pressione), ossia il rapporto di trasmissione.

In particolare, quando il meccanismo di regolazione inclina il pignone conico planetario in una determinata direzione, il suo punto di contatto con il disco conico solare si sposta verso l’estremità maggiore del disco conico solare (aumentando il raggio d’ingresso), mentre il suo punto di contatto con l’anello di pressione si sposta verso l’estremità minore dell’anello di pressione (riducendo il raggio d’uscita). Secondo la formula del rapporto di trasmissione (velocità d’uscita / velocità d’ingresso ≈ raggio d’ingresso / raggio d’uscita), il rapporto di trasmissione aumenta e la velocità d’uscita diminuisce. Viceversa, quando il pignone conico planetario si inclina nella direzione opposta, il raggio d’ingresso diminuisce mentre il raggio d’uscita aumenta, il rapporto di trasmissione diminuisce e la velocità d’uscita aumenta. Durante tutto il processo di regolazione, il percorso di trasmissione della potenza rimane continuo: l’albero d’ingresso fa ruotare il disco conico solare, che a sua volta, tramite attrito, fa ruotare il pignone conico planetario; quest’ultimo, sempre tramite attrito, fa ruotare l’anello di pressione, il quale infine trasmette la potenza all’albero d’uscita.

Quando si utilizza questo tipo di variatore di velocità, è necessario seguire scrupolosamente le procedure operative per garantirne la durata. Innanzitutto, è assolutamente vietato il sovraccarico: quest’ultimo provocherà immediatamente uno slittamento grave e l’elevata temperatura istantanea potrebbe bruciare le superfici di attrito del disco conico e della ruota conica, causando danni permanenti. Il carico deve rimanere sempre al di sotto del valore di coppia nominale. In secondo luogo, la regolazione della velocità deve essere effettuata mentre la macchina è in funzione: le operazioni di regolazione devono essere eseguite soltanto quando l’albero di ingresso è in rotazione. Ruotare forzatamente la manopola di regolazione della velocità a macchina ferma provocherebbe un’usura grave o addirittura il blocco del meccanismo di regolazione della ruota conica planetaria, causando il guasto dell’equipaggiamento. Le regolazioni devono essere effettuate lentamente e in modo uniforme ruotando la manopola. In terzo luogo, assicurarsi una lubrificazione adeguata e corretta: deve essere utilizzato esclusivamente l’olio lubrificante speciale indicato dal costruttore. Questo olio lubrificante non solo lubrifica cuscinetti e ingranaggi, ma il suo coefficiente di attrito specifico è altresì fondamentale per garantire la stabilità della coppia trasmessa dalle coppie di attrito. Controllare regolarmente il livello dell’olio e sostituirlo secondo il ciclo prescritto, per mantenere inalterate le sue prestazioni lubrificanti e di raffreddamento. In quarto luogo, prestare attenzione al monitoraggio operativo e alla manutenzione quotidiana: durante il funzionamento, ascoltare attentamente eventuali rumori anomali e verificare che la temperatura del riduttore rientri nel campo di valori normali. Controllare periodicamente se tutti gli elementi di fissaggio sono allentati. Per gli equipaggiamenti impiegati per lunghi periodi, controllare regolarmente, secondo quanto indicato nel manuale di manutenzione, l’usura degli ingranaggi conici planetari e dei dischi di attrito, sostituendo tempestivamente i componenti usurati.

In sintesi, il variatore meccanico planetario a disco conico realizza una variazione continua della velocità modificando con precisione l'angolo di inclinazione degli ingranaggi conici planetari, variando così in modo continuo il raggio efficace di contatto della trasmissione per attrito. Si tratta di un meccanismo classico adatto ad applicazioni di potenza media-bassa, dove è richiesta un'elevata regolarità nella regolazione della velocità. Solo comprendendo a fondo i principi alla base della trasmissione per attrito e della variazione geometrica della velocità, e rispettando scrupolosamente i requisiti relativi al carico, alla regolazione della velocità e alla lubrificazione, gli utenti possono garantire il funzionamento affidabile del dispositivo e ottenere prestazioni ottimali.

Io se desidera ulteriori informazioni sul riduttore o sul cambio, non esiti a contattare l’ingegnere WUMA. Se desidera ulteriori informazioni sul riduttore o sul cambio, non esiti a contattare l’ingegnere WUMA.