Come Funzionano Riduttori e Moltiplicatori di Velocità

I riduttori di velocità sono dei dispositivi facenti parte della trasmissione di potenza. La loro funzione è quella di trasferire potenza da un sistema ad un altro attraverso una catena cinematica.

I sistemi di ingranaggi furono inventati da Leonardo Da Vinci all’inizio del 1500 e sono la base del funzionamento di riduttori e moltiplicatori. In questo articolo vediamo qual è la differenza tra un riduttore e un moltiplicatore, come funzionano e quali sono le possibili applicazioni pratiche.

Il principio di partenza per cui si sceglie di utilizzare riduttori o moltiplicatori in campo ingegneristico è l’esigenza di avere maggiore o minore coppia. La potenza può anche essere espressa come prodotto tra la coppia e la velocità angolare e semplicemente riassunta con:

• coppia minore quando la ruota condotta gira più velocemente della motrice
• coppia maggiore quando la ruota condotta gira più lentamente della motrice.

La differenza sostanziale tra riduttori e moltiplicatori sta quindi nel fatto che, mentre nei primi si ha bisogno di una coppia minore per “velocizzare” il moto della ruota motrice, nel caso di moltiplicatori si ha l’esigenza opposta.

Come funziona un moltiplicatore di velocità

Un ottimo esempio per comprendere il funzionamento dei moltiplicatori lo si ritrova nell’applicazione delle turbine eoliche Il concetto delle turbina eolica è quello di trasformare l’energia cinetica del vento in energia elettrica.
Il soffio del vento fa ruotare le pale di un rotore che aziona il moltiplicatore di giri, il cui scopo è quello di trasformare la rotazione lenta delle pale in una rotazione più veloce. Il rotore è collegato ad un alternatore che permette di generare corrente elettrica.

Ma come funziona esattamente il moltiplicatore in questo caso?
Il moltiplicatore è un sistema di ingranaggi costituito da un ingranaggio motore di diametro grande, sul quale è applicato un momento torcente che viene trasmesso ad un ingranaggio condotto di diametro più piccolo.
Supponiamo che il primo abbia dimensione 3 volte superiori del secondo. Ad una rotazione dell’ingranaggio grande corrispondono 3 rotazioni di quello piccolo. Quindi l’ingranaggio piccolo ruota 3 volte più velocemente rispetto a quello grande.
Il sistema di ingranaggi permette così di aumentare la rotazione lenta delle pale, che altrimenti non sarebbero in grado di azionare l’alternatore.

Come funziona un riduttore di velocità

Il riduttore di velocità funziona esattamente all’opposto di un moltiplicatore. Supponiamo quindi di avere un sistema di ingranaggi in cui l’ingranaggio motore, di diametro più piccolo, viene applicato un momento torcente abbia un diametro pari ad un terzo del diametro dell’ingranaggio condotto.
Ad una rotazione dell’ingranaggio più piccolo corrisponderà ⅓ di rotazione dell’ingranaggio grande. Quest’ultimo ruoterà quindi 3 volte più lentamente rispetto al piccolo.
I riduttori sono quindi delle trasmissioni meccaniche ad ingranaggi che riducono la velocità di movimento della macchina alla quale sono connessi per adattarla alle esigenze di funzionamento.
Mentre riduce la velocità, il riduttore moltiplica la coppia.

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