Quali sono le differenze tra ingranaggio elicoidale e ingranaggio ipoide?

Gli ingranaggi elicoidali e gli ingranaggi ipoidi sono entrambi tipi di ingranaggi comunemente utilizzati nei riduttori, ma differiscono in molti aspetti.

1. Che cos’è un ingranaggio elicoidale

Gli ingranaggi elicoidali sono ingranaggi cilindrici i cui denti formano un determinato angolo rispetto all’asse di rotazione dell’ingranaggio. Questo tipo di profilo dei denti migliora il grado di ingranamento tra i denti degli ingranaggi, rendendo così il funzionamento del riduttore più stabile.

2. Che cos’è un ingranaggio ipoide

Un ingranaggio ipoide è un tipo di ingranaggio conico elicoidale utilizzato per trasmettere potenza tra alberi non incidenti e non paralleli. Rispetto agli ingranaggi elicoidali, gli ingranaggi ipoidi presentano una geometria più complessa. Il pignone è sfalsato rispetto all'asse centrale del grande ingranaggio. Questo sfalsamento consente di ridurre il diametro del pignone, rendendo così l'insieme degli ingranaggi più robusto.

3. Differenze tra ingranaggio elicoidale e ingranaggio ipoide

• Direzione degli alberi

Gli ingranaggi elicoidali sono utilizzati per trasferire potenza tra alberi paralleli o incrociati, mentre gli ingranaggi ipoidi trasmettono potenza tra alberi non incidenti e non paralleli.

• Geometria dei denti

La superficie dei denti degli ingranaggi elicoidali forma un determinato angolo rispetto all'asse di rotazione dell'ingranaggio, migliorando così il grado di impegno tra i denti. Il profilo dei denti degli ingranaggi ipoidi è più complesso, con forma ad arco, e il passo e la profondità dei denti variano lungo la superficie del dente.

• Carico e coppia

Grazie alla loro maggiore area di contatto e a un grado di ingranamento migliore tra i denti, gli ingranaggi elicoidali possono trasmettere carichi più elevati rispetto agli ingranaggi a denti diritti; inoltre, il profilo elicoidale dei denti consente anche una distribuzione più uniforme del carico. Gli ingranaggi ipoidi possono trasmettere carichi ancora più elevati e i loro profili dentati complessi permettono loro di distribuire efficacemente i carichi.

• Efficienza

L’attrito di scorrimento tra i denti degli ingranaggi elicoidali è relativamente ridotto e il loro elevato grado di ingranamento li rende altresì più efficaci nella trasmissione di potenza. Al contrario, l’attrito di scorrimento degli ingranaggi ipoidi è relativamente elevato a causa dello sfasamento tra i rispettivi alberi, e la loro efficienza è inferiore a quella degli ingranaggi elicoidali.

• Rumore e vibrazioni

A causa dello sfasamento tra gli alberi, la forza di attrito di scorrimento degli ingranaggi ipoidi è relativamente elevata, con conseguente rumore e vibrazioni superiori rispetto a quelli degli ingranaggi elicoidali. Gli ingranaggi elicoidali, invece, presentano un grado di ingranamento più elevato, che determina rumore e vibrazioni relativamente inferiori.

•Spinta assiale

A causa del profilo dei denti degli ingranaggi elicoidali, oltre ai carichi radiali viene generata anche una spinta assiale. Questa spinta assiale deve essere sopportata dai cuscinetti o da altre strutture di supporto nel sistema di ingranaggi.

4. Fattori da considerare nella scelta del tipo di ingranaggio

Nella scelta di ingranaggi elicoidali e ipoidi per applicazioni specifiche, è necessario prendere in considerazione diversi fattori per garantire prestazioni ottimali, affidabilità ed economicità.

•Requisiti di coppia e di carico

Gli ingranaggi elicoidali sono adatti ad applicazioni con requisiti di coppia e di carico medio-alti. Grazie al loro maggiore rapporto di contatto e all’ingranamento più regolare dei denti, essi possono trasmettere carichi superiori rispetto a ingranaggi diritti della stessa dimensione. Gli ingranaggi ipoidi sono particolarmente adatti ad applicazioni ad alta coppia e ad alto carico. Il design del pignone sfalsato consente l’impiego di diametri maggiori del pignone, migliorando così la resistenza e la durata del gruppo di ingranaggi.

•Direzione degli alberi e limitazioni di spazio

Gli ingranaggi elicoidali sono utilizzati in configurazioni con alberi paralleli o incrociati, mentre gli ingranaggi ipoidi sono adatti a sistemi con alberi non incidenti e non paralleli. Sono particolarmente indicati per l’assale posteriore delle autovetture

• Rumore e vibrazioni

Poiché l’ingranamento degli ingranaggi elicoidali è relativamente fluido e il rapporto di contatto è più elevato, questi ultimi generano generalmente meno rumore e vibrazioni rispetto agli ingranaggi a denti diritti. Sono pertanto più adatti ai cambi automobilistici e alle macchine industriali. Sebbene l’ingranamento degli ingranaggi ipoidi sia relativamente basso, essi generano comunque meno rumore e vibrazioni rispetto agli ingranaggi a denti diritti.

•Rendimento obiettivo

Poiché gli ingranaggi elicoidali presentano un rendimento più elevato, sono più adatti ai sistemi di trasmissione di potenza e alle macchine industriali. Sebbene il rendimento degli ingranaggi ipoidi sia leggermente inferiore a quello degli ingranaggi elicoidali, questi ultimi offrono una migliore capacità di sopportare carichi.