IT201900020024A1 - Gruppo riduttore ad ingranaggi compatto per applicazioni con albero cedente soggetto a carichi radiali. - Google Patents

Gruppo riduttore ad ingranaggi compatto per applicazioni con albero cedente soggetto a carichi radiali. Download PDF

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Federico Bindani
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Description

“GRUPPO RIDUTTORE AD INGRANAGGI COMPATTO PER APPLICAZIONI CON ALBERO CEDENTE SOGGETTO A CARICHI RADIALI”.
DESCRIZIONE
Il presente trovato ha per oggetto un gruppo riduttore ad ingranaggi compatto per applicazioni con albero cedente soggetto a carichi radiali.
Sono noti gruppi riduttori ad ingranaggi che comprendono, essenzialmente, una carcassa di contenimento di un rotismo per la trasmissione della rotazione tra un albero movente e un albero cedente.
Sono noti in particolare gruppi riduttori il cui rotismo comprende almeno uno stadio di riduzione epicicloidale in uscita costituito da un ingranaggio solare movente e rotante attorno ad un asse principale e da una corona dentata solidale alla carcassa, tra i quali è impegnata una pluralità di ingranaggi satelliti supportati in rotazione attorno ai rispettivi assi longitudinali paralleli all'asse principale da un elemento porta-satelliti cedente, a sua volta ruotante attorno all'asse principale stesso ed associato solidale in rotazione all'albero cedente.
In caso il gruppo riduttore sia di tipo multistadio, a monte di tale stadio di riduzione epicicloidale in uscita possono essere previsti uno o più stadi di riduzione in serie, di tipo epicicloidale e/o ad assi paralleli.
L'albero cedente presenta almeno un tratto alloggiato all'interno della carcassa che è supportato in rotazione da opportuni organi di rotolamento, quali ad esempio una coppia di cuscinetti, ciascuno dei quali avente l'anello interno montato sull'albero cedente e l'anello esterno alloggiato in una corrispondente sede definita internamente alla carcassa. Tramite una ghiera di registrazione avvitata sull'albero cedente è possibile regolare il precarico dei cuscinetti.
In particolare per applicazioni in cui l'albero cedente è sottoposto, oltre che a momento flettente, ad un carico radiale applicato a sbalzo sono generalmente impiegati due cuscinetti a rulli conici disposti ad “O” (configurazione cosiddetta back-to-back).
Tipicamente gruppi riduttori aventi uni uno o più stadi di riduzione epicicloidali del tipo sopra descritto trovano applicazione, ad esempio, nei sistemi di azionamento in rotazione delle navicelle delle turbine eoliche. In questo caso l'albero cedente del gruppo riduttore è solidale in rotazione ad un pignone che ingrana con una ralla dentata solidale alla navicella stessa e nell'accoppiamento tra tali elementi si genera un carico radiale applicato all'albero cedente.
Secondo la configurazione di componenti sopra descritta, in sostanza, l'albero cedente presenta un tratto alloggiato all'interno della carcassa lungo il quale si possono identificare in senso assiale, una zona d'estremità di accoppiamento al porta-satelliti, una zona di accoppiamento con la suddetta ghiera di registrazione e una zona di accoppiamento con i due cuscinetti.
Questa soluzione di tipo noto non è scevra di inconvenienti tra i quali va annoverato il fatto che, secondo la configurazione sopra descritta, il dimensionamento dell'estensione longitudinale del tratto di albero cedente alloggiato all'interno della carcassa e di conseguenza anche quello della carcassa stessa, che non può essere ridotto sotto determinati valori onde non compromettere la resistenza del gruppo riduttore, ne penalizza le prestazioni in termini di ingombri, peso e costi. Infatti, come è noto, lo sforzo radiale che i cuscinetti a rulli conici sono in grado di sopportare cresce all'aumentare della distanza tra di essi e al diminuire della distanza tra il più grande dei cuscinetti e il punto di applicazione del carico. Per tale motivo nel dimensionare il gruppo riduttore è necessario posizionare un cuscinetto in prossimità del punto di applicazione del carico e l'altro ad una distanza sufficiente ad ottenere il supporto desiderato.
Al crescere del carico radiale a sbalzo applicato all'albero cedente aumenta, quindi, tale distanza e, di conseguenza, la lunghezza del tratto di albero cedente da alloggiare all'interno della carcassa e l'ingombro longitudinale della carcassa stessa. Ne conseguono, quindi, un incremento dell'ingombro longitudinale e del peso complessivo del gruppo riduttore, un maggior costo di produzione e di gestione logistica sia dei singoli componenti (albero cedente e carcassa), che dell'interno gruppo riduttore, complicazioni di montaggio del gruppo riduttore nella macchina in cui è destinato ad essere applicato e un incremento della quantità di olio lubrificante introdotta nella carcassa per la lubrificazione dei componenti in movimento.
Compito precipuo del presente trovato è quello di eliminare gli inconvenienti sopra lamentati della tecnica nota escogitando un gruppo riduttore ad ingranaggi compatto per applicazioni con albero cedente soggetto a carichi radiali che consenta di ottenere un adeguato supporto in rotazione dell'albero cedente anche in presenza di carichi radiali applicati a sbalzo e, al contempo, di contenere l'ingombro longitudinale e il peso del gruppo riduttore.
Nell’ambito di tale compito tecnico, altro scopo del presente trovato è quello di presentare ridurre di costi di produzione e di gestione logistica sia dei componenti, che dell'intero gruppo riduttore.
Altro scopo del presente trovato è quello di ridurre la quantità di olio lubrificante da impiegare nel gruppo riduttore, in modo da ridurne ulteriormente il peso e i costi di esercizio.
Ulteriore scopo del presente trovato è quello di risultare di più facile applicazione e montaggio all'interno delle macchine complesse in cui è destinato ad essere applicato.
Altro scopo del presente trovato è quello di risultare di impiego versatile per le applicazioni in cui l'albero cedente è soggetto ad un carico radiale a sbalzo, quali ad esempio i gruppi di azionamento in rotazione delle navicelle delle turbine eoliche.
Non ultimo scopo del presente trovato è quello di presentare una struttura semplice, di relativamente facile attuazione pratica, di sicuro impiego ed efficace funzionamento, nonché di costo relativamente contenuto.
Questo compito e questi scopi vengono tutti raggiunti dal presente gruppo riduttore ad ingranaggi compatto per applicazioni con albero cedente soggetto a carichi radiali secondo la rivendicazione 1 e opzionalmente previsto di una o più delle caratteristiche di cui alle rivendicazioni dipendenti.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del presente trovato risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione di dettaglio di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, di un gruppo riduttore ad ingranaggi compatto per applicazioni con albero cedente soggetto a carichi radiali, illustrata a titolo indicativo, ma non limitativo, nelle unite tavole di disegni in cui: la figura 1 è una vista in alzato frontale di un gruppo riduttore ad ingranaggi compatto per applicazioni con albero cedente soggetto a carichi radiali, secondo il trovato;
la figura 2 è una vista in sezione del gruppo riduttore di figura 1 secondo il piano di traccia II-II;
la figura 3 è una vista esplosa in alzato laterale di una porzione del gruppo riduttore secondo il trovato;
la figura 4 è una vista in sezione di figura 3 secondo il piano di traccia IV-IV;
la figura 5 è una vista assonometrica di figura 3; la figura 6 è una vista assonometrica di figura 4. Con particolare riferimento a tali figure, si è indicato globalmente con 1 un gruppo riduttore ad ingranaggi compatto per applicazioni con albero cedente soggetto a carichi radiali.
Il gruppo riduttore 1 comprende un corpo sostanzialmente scatolare 2 al cui interno è alloggiato un rotismo 3 per la trasmissione di moto rotatorio da un albero movente 4 ad un albero cedente 5.
Nella forma di attuazione rappresentata il corpo sostanzialmente scatolare 2 è costituito da due semigusci 2a e 2b collegati mediante organi filettati 6. Non si esclude che il corpo sostanzialmente scatolare 2 possa essere diversamente conformato ed essere costituito da due o più componenti diversamente conformati e accoppiati tra loro.
Nell'uso l'albero movente 4 è atto ad essere collegato direttamente o indirettamente a mezzi di azionamento in rotazione del tipo di un convenzionale motore elettrico o idraulico.
L'albero cedente 5 presenta un tratto d'estremità sporgente all'esterno del corpo sostanzialmente scatolare 2, che è predisposto per trasmettere il moto ad un gruppo da azionare in rotazione.
Nella forma di attuazione rappresentata, ad esempio, l'albero cedente 5 è associato solidale in rotazione ad un pignone 28 dentato in corrispondenza del suddetto tratto di estremità destinato ad accoppiarsi con un corrispondente organo dentato del gruppo da azionare in rotazione per la trasmissione del moto. Il pignone 28 è, preferibilmente, definito integrale all'albero cedente 5, ma non si esclude che possano essere realizzati in due pezzi separati resi solidali almeno in rotazione attorno all'asse principale A mediante mezzi di collegamento meccanico.
Il rotismo 3 è dotato di uno stadio di riduzione in uscita 7 di tipo epicicloidale comprendente un ingranaggio solare 8 movente e rotante attorno ad un asse principale A e una corona dentata 9 associata solidale al corpo sostanzialmente scatolare 2 e sviluppantesi attorno all'asse stesso. Tra l'ingranaggio solare 8 e la corona 9 è impegnata una pluralità di ingranaggi satelliti 10 supportati in rotazione attorno a rispettivi assi longitudinali paralleli all'asse principale A da un elemento porta-satelliti 11 cedente, a sua volta ruotante attorno all'asse principale stesso ed associato solidale in rotazione all'albero cedente 5 in corrispondenza di una zona di collegamento 12.
Il numero e la disposizione degli ingranaggi satelliti 10 può variare in funzione del dimensionamento dello stadio di riduzione di uscita 7 ottimale per la specifica applicazione. Nella forma di attuazione rappresentata sono previsti quattro ingranaggi satelliti 10 angolarmente distanziati a due, a due di 90° attorno all'asse principale A.
In una possibile forma di attuazione il rotismo 3 è di tipo monostadio. In questo caso lo stadio di riduzione in uscita 7 è direttamente interposto tra l'albero movente 4 collegato all'ingranaggio solare 8 e l'albero cedente 5 collegato all'elemento porta-satelliti 11.
In alternativa il rotismo 3 può essere di tipo pluristadio. In questo caso sono previsti uno o più ulteriori stadi di riduzione disposti in serie tra l'albero movente 4 e lo stadio di riduzione in uscita 7. Tali ulteriori stadi di riduzione possono essere di tipo epicicloidale o ad assi paralleli.
Nella forma di attuazione rappresentata nelle figure il rotismo 3 è di tipo pluristadio e prevede tre ulteriori stadi di riduzione 13a, 13b, 13c di tipo epicicloidale disposti in serie tra l'albero movente 4 e lo stadio di riduzione di uscita 7.
Il rotismo 3 con i relativi tre ulteriori stadi di riduzione 13a, 13b, 13c di tipo epicicloidale non è descritto nel dettaglio in quanto di tipo noto al tecnico del ramo.
In questo caso l'albero movente 4 e l'albero cedente 5 sono allineati lungo l'asse principale A. Non si esclude, tuttavia, che l'albero movente 4 e l'albero cedente 5 possano essere paralleli, ma non allineati (in caso il rotismo comprenda uno o più ulteriori stadi di riduzione ad assi paralleli), ovvero ortogonali o sghembi tra loro. Il gruppo riduttore 1 comprende, inoltre, mezzi volventi 14 atti al supporto di carichi radiali associati all'albero cedente 5 per la guida in rotazione dello stesso.
Tali mezzi volventi 14 comprendono un primo cuscinetto 15 radiale interposto in senso radiale tra il corpo sostanzialmente scatolare 2 e l'elemento porta-satelliti 11 e un secondo cuscinetto 16 radiale interposto in senso radiale tra il corpo stesso e l'albero cedente 5, il primo e il secondo cuscinetto 15 e 16 essendo posizionati assialmente da parti opposte della zona di collegamento 12.
Nella forma di attuazione rappresentata il primo e il secondo cuscinetto 15 e 16 sono del tipo di cuscinetti radiali a rulli conici montati ad “O” (configurazione cosiddetta back-to-back). In alternativa potrebbero essere, ad esempio, del tipo di cuscinetti radiali a rulli cilindrici, cuscinetti radiali a rullini, cuscinetti radiali orientabili con rulli a botte, cuscinetti radiali a rulli toroidali o cuscinetti radiali a sfere.
La particolare disposizione del primo e del secondo cuscinetto 15 e 16 consente di posizionare il secondo cuscinetto 16 in prossimità della zona di applicazione del carico radiale e di mantenere una adeguata distanza in senso assiale tra i cuscinetti stessi in modo ottenere un supporto ottimale dell'albero cedente 5, ma con un ingombro assiale ridotto dell'albero cedente stesso e del corpo sostanzialmente scatolare 2 rispetto alle soluzioni note.
In questo modo anche l'elemento porta-satelliti 11 dello stadio di riduzione in uscita 7 concorre al supporto dell'albero cedente 5.
Più nel dettaglio, l'elemento porta-satelliti 11 comprende una flangia 17 sviluppantesi attorno all'asse principale A dalla quale sporgono in senso assiale, da un lato, una pluralità di perni 18 di supporto in rotazione di rispettivi ingranaggi satelliti 10 e, dall'altro, un mozzo 19 di collegamento all'albero cedente 4 che definisce la zona di collegamento 12. Nella forma di attuazione rappresentata sono previsti quattro perni 18 angolarmente distanziati a due, a due di 90° attorno all'asse principale A.
Tra ciascun perno 18 e il corrispondente ingranaggio satellite 10 è interposto un convenzionale cuscinetto 29, ad esempio di tipo a rullini.
L'elemento porta-satelliti 11 presenta, quindi, una conformazione cosiddetta con perni 18 supportati a sbalzo.
Il mozzo 19 e l'albero cedente 5 sono associati solidali in rotazione attorno all'asse principale A mediante mezzi di collegamento con profili scanalati 20 previsti in corrispondenza della zona di collegamento 12. Non si escludono, comunque, alternative modalità di collegamento meccanico di mozzo 19 e albero cedente 5 note al tecnico del ramo.
Il primo cuscinetto 15 è associato all'elemento porta-satelliti 11 esternamente alla flangia 17. L'anello interno del primo cuscinetto 15 è, quindi, calettato sul mantello esterno della flangia 17.
La flangia 17 è munita di un foro 21 assiale sviluppantesi lungo l'asse principale A e provvisto internamente di un risalto 22 anulare sporgente verso l'asse stesso.
L'albero cedente 5 è dotato di un codolo 23 d'estremità alloggiato lungo il foro 21 e sporgente oltre il risalto 22 all'interno del corpo sostanzialmente scatolare 2.
è inoltre prevista una ghiera 24 di registrazione accoppiata al codolo 23 e atta a riscontrarsi in senso assiale contro il risalto 22 per regolare il precarico dei cuscinetti 15 e 16.
La ghiera 24 è internamente filettata ed è accoppiata con una corrispondente madrevite definita sul mantello cilindrico del codolo 23.
Possono inoltre essere previsti uno o più anelli 25 a spessore calibrato interposti in senso assiale tra la ghiera 24 e il risalto 22 per ottenere il precarico dei cuscinetti 15 e 16 desiderato.
Nella forma di attuazione rappresentata sono, inoltre, previsti mezzi di tenuta idraulica 26 di tipo noto interposti in senso radiale tra il mozzo 19 e il corpo sostanzialmente scatolare 2, per isolare la porzione della cavità interna del corpo stesso in cui sono alloggiati il rotismo 3 e il primo cuscinetto 15 e in cui è prevista una lubrificazione ad olio degli organi in movimento, e un anello di chiusura e tenuta 27 tipo Nilos serrato tra l'albero cedente 5, il secondo cuscinetto 16 e il corpo sostanzialmente scatolare 2, per confinare la porzione della cavità interna del corpo stesso in cui è alloggiato il secondo cuscinetto 16 e in cui è prevista una lubrificazione a grasso degli organi in movimento. Non si esclude che possa essere prevista una lubrificazione ad olio di tutti gli organi in movimento alloggiati all'interno del corpo sostanzialmente scatolare 2 per cui i mezzi di tenuta idraulica 26 potrebbero essere diversamente configurati e posizionati.
In particolare il gruppo riduttore 1 può trovare applicazione in un gruppo per l'azionamento in rotazione attorno ad un asse verticale della navicella di una torre eolica, non rappresentata. In questo caso il gruppo riduttore 1 costituisce un componente di una macchina complessa e viene installato con l'asse principale avente giacitura verticale e con il pignone 28 disposto superiormente ed accoppiato con una ralla dentata solidale alla navicella da azionare in rotazione. In questo caso il carico radiale applicato all'albero cedente 5 deriva dalla reazione dell'accoppiamento tra pignone 28 e ralla.
Non si escludono, tuttavia, alternativi impieghi del gruppo riduttore 1 in applicazioni in cui sia previsto un carico radiale applicato all'albero cedente 5 quali, ad esempio, gruppi per l'azionamento in rotazione di cabine o di accessori di macchine operatrici, quali cestelli, gru, pompe per calcestruzzo, betoniere stazionarie,gru stazionarie, autogrù, carri miscelatori, agitatori di liquami, mixer per impianti biogas, macchine per il mining, trituratori o laminatoi.
Si è in pratica constatato come il trovato descritto raggiunga gli scopi proposti ed in particolare si sottolinea il fatto che il gruppo riduttore secondo il trovato consente di ottenere un adeguato supporto in rotazione dell'albero cedente anche in presenza di carichi radiali e di contenere l'estensione assiale dell'albero stesso, del corpo sostanzialmente scatolare in cui è parzialmente alloggiato e, quindi, del gruppo riduttore nel suo complesso.
Ne consegue che il gruppo riduttore secondo il trovato presenta anche un peso ridotto e, quindi, una maggior facilità di impiego e di movimentazione, nonché un minor costo di produzione e di esercizio e un minor consumo di olio lubrificante rispetto alle soluzioni note.
Ancora il gruppo riduttore secondo il trovato risulta di impiego versatile e può essere configurato e dimensionato in base alle esigenze della specifica applicazione.
Il trovato così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo.
Inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da altri elementi tecnicamente equivalenti.
In pratica i materiali impiegati, nonché le forme e le dimensioni contingenti, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze senza per questo uscire dall’ambito di protezione delle seguenti rivendicazioni.

Claims (5)

  1. RIVENDICAZIONI 1) Gruppo riduttore (1) ad ingranaggi compatto per applicazioni con albero cedente soggetto a carichi radiali comprendente un corpo sostanzialmente scatolare (2) al cui interno è alloggiato un rotismo (3) per la trasmissione di moto rotatorio da un albero movente (4) ad un albero cedente (5) che è dotato di uno stadio di riduzione in uscita (7) di tipo epicicloidale comprendente un ingranaggio solare (8) movente e rotante attorno ad un asse principale (A) e una corona dentata (9) associata solidale a detto corpo sostanzialmente scatolare (2), tra i quali è impegnata una pluralità di ingranaggi satelliti (10) supportati in rotazione attorno a rispettivi assi longitudinali paralleli a detto asse principale (A) da un elemento porta-satelliti (11) cedente, a sua volta ruotante attorno all'asse principale stesso ed associato solidale in rotazione a detto albero cedente (5) in corrispondenza di una zona di collegamento (12), essendo inoltre previsti mezzi volventi (14) atti al supporto di carichi radiali associati a detto albero cedente (5) per la guida in rotazione dello stesso, caratterizzato dal fatto che detti mezzi volventi (14) comprendono un primo cuscinetto (15) radiale interposto in senso radiale tra detto corpo sostanzialmente scatolare (2) e detto elemento porta-satelliti (11) e un secondo cuscinetto (16) radiale interposto in senso radiale tra il corpo stesso e detto albero cedente (5), il primo e il secondo cuscinetto (15,16) essendo posizionati assialmente da parti opposte di detta zona di collegamento (12).
  2. 2) Gruppo riduttore (1), secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto elemento porta-satelliti (11) comprende una flangia (17) sviluppantesi attorno a detto asse principale (A) dalla quale sporgono in senso assiale, da un lato, una pluralità di perni (18) di supporto in rotazione di rispettivi ingranaggi satelliti (10) e, dall'altro, un mozzo (19) di collegamento a detto albero cedente (5) definente detta zona di collegamento (12).
  3. 3) Gruppo riduttore (1), secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto mozzo (19) e detto albero cedente (5) sono associati solidali in rotazione attorno a detto asse principale (A) mediante mezzi di collegamento con profili scanalati (20).
  4. 4) Gruppo riduttore (1), secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto primo cuscinetto (15) è associato a detto elemento porta-satelliti (11) esternamente a detta flangia (17).
  5. 5) Gruppo riduttore (1), secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta flangia (17) è dotata di un foro (21) assiale sviluppantesi lungo detto asse principale (A) e provvisto internamente di un risalto (22) anulare sporgente verso l'asse stesso e che detto albero cedente (5) comprende un codolo (23) alloggiato lungo detto foro (21) e sporgente oltre detto risalto (22), essendo prevista una ghiera (24) di registrazione accoppiata a detto codolo (23) e atta a riscontrarsi in senso assiale contro detto risalto 6) Gruppo riduttore (1), secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che comprende almeno un anello (25) a spessore calibrato interposto in senso assiale tra detta ghiera (24) e detto risalto (22). 7) Gruppo riduttore (1), secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi di tenuta idraulica (26) interposti in senso radiale tra detto mozzo (19) e detto corpo sostanzialmente scatolare (2), disposti in senso assiale tra detto primo e secondo cuscinetto (15,16). 8) Gruppo riduttore (1), secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che comprende un anello di chiusura e tenuta (27) serrato tra detto albero cedente (5), detto secondo cuscinetto (16) e detto corpo sostanzialmente scatolare (2). 9) Gruppo riduttore (1), secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti primo e secondo cuscinetto (15,16) sono, alternativamente, del tipo di cuscinetti radiali a rulli conici montati ad “O”, cuscinetti radiali a rulli cilindrici, cuscinetti radiali a rullini, cuscinetti radiali orientabili con rulli a botte, cuscinetti radiali a rulli toroidali, cuscinetti radiali a sfere. 10) Gruppo riduttore (1), secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che (5) comprende un pignone (28) dentato solidale in rotazione attorno all'asse principale (A) a detto albero cedente (5) e posizionato all'esterno di detto corpo sostanzialmente scatolare (2). 11) Gruppo riduttore (1), secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto rotismo (3) comprende almeno un ulteriore stadio di riduzione (13a,13b,13c) interposto tra detto albero movente (4) e detto stadio di riduzione di uscita (7), l'almeno un ulteriore stadio di riduzione (13a,13b,13c) essendo di tipo epicicloidale o ad assi paralleli. 12) Gruppo per l'azionamento in rotazione di una navicella di una torre eolica, caratterizzato dal fatto che comprende un gruppo riduttore (1) secondo una o più delle rivendicazioni 1-11 avente il relativo pignone (28) operativamente associabile ad una ralla solidale in rotazione ad una navicella di una torre eolica.
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