Riduttore a più stadi

Nei riduttori semplici a ruote dentate cilindriche uno stadio è formato da una coppia di ruote dentate. Se si collegano una dietro l'altra diverse coppie di ruote dentate, si parla di riduttori a più stadi. Per ogni stadio del riduttore, si verifica un'inversione del senso di rotazione fra albero di ingresso e albero di uscita. Il rapporto complessivo dei riduttori a più stadi si calcola moltiplicando il rapporto di ogni stadio del riduttore.

La velocità in ingresso viene ridotta o aumentata del fattore del rapporto del riduttore a seconda che si tratti di un rapporto di riduzione o di un rapporto di moltiplicazione. Nella maggior parte dei casi applicativi è richiesto un rapporto di riduzione, in quanto in questo caso la coppia di ingresso, contrariamente alla velocità in ingresso, viene moltiplicata per il fattore del rapporto complessivo.

È possibile realizzare un riduttore a ruote dentate cilindriche ad uno stadio, ragionevole dal punto di vista tecnico, con un rapporto massimo di ca. 10:1. Il motivo è da individuare nel rapporto dei numeri di denti. A partire da un rapporto di 10:1 la ruota dentata motrice diventa molto piccola. E ciò ha un effetto negativo sulla geometria della dentatura nonché sulla coppia trasmissibile.

Nei riduttori epicicloidali è molto semplice realizzare diversi stadi. Si ottiene un riduttore a due o anche a tre stadi allungando semplicemente la corona e posizionando in modo seriale al suo interno diversi stadi planetari singoli. Un riduttore epicicloidale con rapporto di 20:1 si può realizzare, ad esempio, con singoli rapporti pari a 5:1 e 4:1. Al posto dell'albero di uscita, nel riduttore epicicloidale si trova l'ingranaggio solare, che mette in moto lo stadio planetario successivo. Un riduttore a tre stadi si ottiene allungando ancora la corona ed inserendo un ulteriore stadio planetario. Si raggiunge un rapporto di 100:1 con singoli rapporti pari a 5:1, 5:1 e 4:1. In sostanza, essendo possibile combinare fra di loro tutti i singoli rapporti, i rapporti possibili per i riduttori epicicloidali sono tantissimi. La coppia trasmissibile può essere incrementata attraverso ulteriori ingranaggi planetari. Il senso di rotazione dell'albero di ingresso e dell'albero di uscita è sempre nella stessa direzione, a condizione che la corona e/o la carcassa siano fisse.

Maggiore è il numero degli stadi, minore sarà il rendimento dell'intero riduttore. Con un rapporto di 100:1 il rendimento sarà inferiore rispetto a quello che si riscontra con un rapporto di 20:1. Per ovviare a questo aspetto, si deve fare attenzione che proprio nei riduttori a più stadi la potenza dissipata dello stadio di ingresso sia bassa. E questo si ottiene, ad esempio, limitando le perdite per attrito della guarnizione del riduttore o realizzando uno stadio di ingresso geometricamente ancora più piccolo. In questo modo si riduce anche l'inerzia, il che a sua volta rappresenta un vantaggio per le applicazioni dinamiche. I riduttori epicicloidali ad uno stadio mostrano il rendimento migliore.

I riduttori a più stadi possono essere realizzati anche con una combinazione di diversi tipi di dentature. In un riduttore angolare si combinano semplicemente un riduttore a coppia conica e un riduttore epicicloidale. Anche in questo caso il rapporto complessivo corrisponde al prodotto dei singoli rapporti. A seconda del tipo di dentatura e dell'esecuzione dello stadio a coppia conica, è possibile una rotazione di flangia di ingresso e flangia di uscita in direzione contraria.

I vantaggi dei riduttori a più stadi:

• Grande varietà di rapporti
• Coassialità continua nei riduttori epicicloidali
• Forma costruttiva compatta con rapporti elevati
• Possibile combinazione di diversi tipi di riduttori
• Svariate opzioni di impiego

Gli svantaggi dei riduttori a più stadi  (rispetto ai riduttori ad uno stadio):

• Struttura più complessa
• Rendimento inferiore