Giunto a ingranaggi e giunto a ingranaggi a tamburo: spiegazione delle principali differenze

Giunto a ingranaggi e giunto a ingranaggi a tamburo: la differenza fondamentale

La differenza principale è che il "accoppiamento a ingranaggi" è un'ampia categoria di giunti flessibili che utilizzano i denti degli ingranaggi ingranati, mentre un "accoppiamento a ingranaggi a tamburo" è una configurazione specifica all'interno di quella categoria, caratterizzata da un singolo manicotto (tamburo) con denti interni che ingrana con denti esterni su entrambi i mozzi dell'albero collegati. In pratica, il termine "giunto a ingranaggi" si riferisce più comunemente a un design a doppio innesto con due manicotti separati collegati da una bobina centrale o imbullonati direttamente insieme, mentre il tipo a tamburo utilizza un manicotto esterno continuo che abbraccia entrambi i mozzi.

Entrambi i design trasmettono la coppia attraverso i denti degli ingranaggi coronati che consentono un movimento relativo limitato tra i denti interni ed esterni, che è ciò che conferisce ai giunti a ingranaggi la capacità di adattarsi al disallineamento dell'albero. La distinzione è importante perché influisce direttamente sulla lunghezza di installazione, sulla capacità di disallineamento, sull'accesso per la manutenzione e sui costi, fattori che determinano quale progetto si adatta a un determinato componente di attrezzatura rotante.

Come è costruito ciascun tipo di accoppiamento

Struttura di accoppiamento a ingranaggi standard

Un giunto a ingranaggi standard è tipicamente costituito da due mozzi, ciascuno con dentatura esterna, accoppiati a due manicotti dentati internamente. I due manicotti vengono poi uniti tramite flange imbullonate o una bobina distanziale centrale. Questa disposizione a due manicotti è talvolta chiamata accoppiamento a "doppio innesto" perché ciascun albero ha il proprio punto di innesto dell'ingranaggio indipendente.

Struttura del giunto a ingranaggi del tamburo

A accoppiamento ad ingranaggi del tamburo sostituisce le due maniche separate con un unico tamburo esterno continuo che presenta denti interni tagliati su tutta la sua lunghezza. Questo manicotto monopezzo ingrana contemporaneamente i denti esterni su entrambi i mozzi dell'albero, eliminando il giunto bullonato centrale presente nei modelli standard. La forma del tamburo conferisce alla manica uno spessore di parete e una rigidità aggiuntivi rispetto a un design a manica divisa della stessa lunghezza.

Capacità di disallineamento e gestione della coppia

Entrambi i tipi di accoppiamento si basano su denti coronati per compensare il disallineamento, ma la quantità che possono tollerare e il modo in cui distribuiscono il carico differiscono.

Disallineamento del giunto a ingranaggi standard

Con due punti di innesto indipendenti e spesso una bobina distanziatrice tra di loro, i giunti a ingranaggi standard possono ospitare spostamenti paralleli e angolari maggiori, in genere fino a 1,5 gradi di disallineamento angolare per mesh , o circa 3 gradi combinati in entrambi gli impegni. La maggiore lunghezza del distanziale facilita inoltre la compensazione di un maggiore disallineamento parallelo tra gli alberi.

Disallineamento del giunto dell'ingranaggio del tamburo

Poiché il design del tamburo utilizza un singolo punto di ingranamento, la maggior parte dei giunti a ingranaggi del tamburo sono classificati per una finestra di disallineamento più piccola, generalmente intorno a 0,5-1 grado totale. Ciò li rende più adatti alle applicazioni in cui gli alberi sono già strettamente allineati e il giunto compensa principalmente una minore crescita termica o tolleranza di installazione piuttosto che condizioni di ampio disallineamento.

In termini di capacità di coppia, entrambi i modelli possono essere progettati per intervalli di coppia simili se realizzati con materiali comparabili, poiché la capacità di coppia è principalmente una funzione della dimensione del dente, della durezza e del diametro primitivo piuttosto che della configurazione del manicotto. Tuttavia, la parete più spessa del tamburo in un giunto a ingranaggi a tamburo può offrire un leggero vantaggio in termini di rigidità torsionale per un dato diametro esterno.

Considerazioni su installazione, spazio e manutenzione

Poiché l'accoppiamento a ingranaggi del tamburo elimina la connessione imbullonata centrale, in genere richiede 20–30% in meno di lunghezza di installazione assiale rispetto ad un giunto a ingranaggi standard con una bobina distanziale. Ciò lo rende una scelta pratica per i layout delle apparecchiature in cui la distanza da albero a albero è limitata, come skid di pompe compatte o installazioni di retrofit.

I giunti a ingranaggi standard, invece, offrono un accesso più semplice per la manutenzione in alcune configurazioni. Un giunto a ingranaggi del tipo con distanziatore può spesso essere rimosso senza disturbare le apparecchiature collegate, poiché la bobina del distanziatore può essere svitata e fatta scorrere indipendentemente. I giunti a ingranaggi a tamburo, essendo un unico pezzo continuo, richiedono generalmente il movimento assiale di una delle macchine collegate per rimuovere o riparare il giunto, il che può aumentare i tempi di fermo durante la manutenzione.

1. Confermare la spaziatura disponibile da albero a albero prima di selezionare il tipo di giunto.
2. Controllare se le procedure di manutenzione richiedono la rimozione del distanziale senza spostare l'attrezzatura.
3. Verificare il disallineamento previsto in base alle tolleranze della fondazione e alla crescita termica.
4. Adattare la coppia nominale alle condizioni di carico di picco e continuo dell'apparecchiatura azionata.

Applicazioni tipiche per ciascun tipo di accoppiamento

I requisiti dell'applicazione, in particolare la spaziatura degli alberi, il disallineamento previsto e i vincoli di spazio, in genere determinano il tipo di giunto specificato.

Dove vengono utilizzati i giunti a ingranaggi standard

• Pompe e compressori industriali di grandi dimensioni che richiedono un distanziatore per l'accesso per la manutenzione
• Azionamenti di acciaierie con notevole spostamento dell'albero o dilatazione termica
• Sistemi di propulsione marina dove è necessaria una maggiore tolleranza al disallineamento
• Turbine per la produzione di energia con alberi lunghi tra i componenti

Dove vengono utilizzati i giunti a ingranaggi del tamburo

• Collegamenti compatti motore-riduttore con spazio assiale limitato
• Linee di trasmissione di laminatoi dove viene data priorità all'elevata rigidità torsionale
• Attrezzature per cemento e miniere in cui gli alberi sono allineati con precisione durante l'installazione
• Progetti di retrofit che sostituiscono i giunti più vecchi con un ingombro fisso

Confronto dei costi e del ciclo di vita

I giunti a ingranaggi a tamburo generalmente costano meno da produrre rispetto ai giunti a ingranaggi standard con coppia equivalente, poiché richiedono meno componenti lavorati e nessun gruppo distanziale imbullonato separato. Risparmio di produzione di 10-15% sono comuni per le unità di capacità equivalente, in gran parte a causa del numero ridotto di parti e dell'assemblaggio più semplice.

Tuttavia, i giunti a ingranaggi standard possono offrire costi del ciclo di vita inferiori in applicazioni con frequenti esigenze di manutenzione, poiché il design modulare del distanziatore consente ai tecnici di eseguire la manutenzione del giunto senza disturbare l'allineamento dell'albero su nessuna delle macchine collegate. Per le apparecchiature che richiedono raramente la rimozione del giunto, questo vantaggio diventa meno significativo e il costo iniziale inferiore e l'ingombro ridotto del giunto a ingranaggi del tamburo spesso lo rendono la scelta più economica.

Come scegliere tra i due

Il giusto accoppiamento dipende da tre fattori pratici: spazio di installazione disponibile, disallineamento previsto e strategia di manutenzione. Se la spaziatura tra gli alberi è ridotta e l'allineamento è già ben controllato, un giunto a ingranaggi a tamburo è solitamente la scelta più efficiente ed economica. Se l'applicazione prevede alberi più grandi, un aumento termico significativo o un programma di manutenzione che trae vantaggio dalla rimozione di un giunto senza disturbare i macchinari collegati, un giunto a ingranaggi standard con un distanziale è in genere la soluzione migliore.

Gli ingegneri dovrebbero inoltre confermare i valori nominali di coppia e velocità rispetto alle condizioni operative specifiche dell'apparecchiatura, poiché entrambi i tipi di giunto sono disponibili in un'ampia gamma di dimensioni e qualità di materiali. Consultando le tabelle dei valori nominali del produttore del giunto per la combinazione specifica di dimensioni del foro, coppia e numero di giri si garantisce che il giunto selezionato, sia standard che di tipo a tamburo, soddisfi le esigenze effettive del sistema di trasmissione anziché fare affidamento solo su presupposti di categoria generale.