Guida completa sui Motoriduttori

Il motoriduttore nasce dall’ingegno dell’imprenditore e progettista tedesco Albert Obermoser, che nel 1928 brevettò il cosiddetto “Vorlegemotor”, il cui modello base prevedeva un motore elettrico abbinato ad un semplice riduttore di velocità. In questa guida spieghiamo nel dettaglio il funzionamento e le applicazioni di un motore CC a corrente continua. 

Il riduttore di velocità non è altro che un sistema meccanico che provvede alla trasmissione della potenza all’albero, modulandola secondo necessità. Esso è formato da un gearbox, ossia una contenitore in cui sono alloggiati una serie di ingranaggi responsabili della riduzione della velocità di rotazione dell’albero di ingresso (albero di trasmissione).

Questa semplice formula venne poi arricchita più volte nel corso degli anni, cosicché hanno visto la luce varie tipologie di motoriduttori, ognuna specifica per un certo utilizzo. I motoriduttori sono praticamente onnipresenti in qualsiasi campo che prevede l’utilizzo di macchine, sia con funzionamento meccanico sia idraulico essendo estremamente semplici da progettare e facilmente adattabili.

Possiamo infatti trovare motoriduttori in un qualsiasi attrezzo di piccole dimensioni come un trapano, una lavatrice o un orologio meccanico, tanto in uno strumento di grandi o grandissime dimensioni, come gru o ascensori.

I motoriduttori possono avere vari tipi di funzionamento, a seconda della diversa tipologia di strumento o macchina su cui sono montati. Ad esempio, lievi varianti del funzionamento di base si presentano tra i Motoriduttori c.c. e Motoriduttori c.a.

• I motoriduttori c.c., ossia alimentati con corrente continua: sono dispositivi in grado di convertire l’energia elettrica in meccanica modificando la velocità del motore attraverso la tensione di alimentazione variabile.
• I Motoriduttori c.a., dunque a corrente alternata: sono costituiti da un qualsiasi tipo di riduttore di velocità abbinato ad un motore alimentato a corrente alternata, in grado di produrre energia elettrica funzionale all’abbassamento di velocità per aumentare la potenza dello strumento.

Ad ogni modo, risultano tutte varianti del funzionamento basico, previsto dal motoriduttore classico. Come detto, questo strumento ha l’obiettivo di ridurre la velocità emessa dal motore, e corrispettivamente aumentare in maniera proporzionale la quantità di potenza della coppia. Ciò vuol dire che dimezzando la velocità di rotazione in un motoriduttore la potenza della coppia raddoppierà.

Questo processo è molto importante perché permette anche a piccoli dispositivi, come ad esempio un mixer per impasti, orologi o piccoli trapani, di produrre una discreta potenza nonostante le dimensioni ridotte.

Ad una delle due estremità del dispositivo è applicato un motore, che può essere elettrico o idraulico. L’energia prodotta viene trasferita ad un albero nell’altra estremità, che converte questa energia in una coppia motrice a bassa velocità.

Questo processo è in grado di produrre energie e forze di enorme entità che possono muovere mezzi di trasporto anche molto grandi quali sono ad esempio le navi (il timone di una nave adopera proprio questo tipo di procedimento) o le escavatrici per la costruzione di tunnel. Naturalmente, proprio per le forze in gioco, i materiali utilizzati per la realizzazione di un motoriduttore sono estremamente resistenti.

Come detto, la grande duttilità di questi strumenti ne ha permesso un largo utilizzo in ogni genere di macchina e per ogni tipo di lavoro. L’iniziale formula ideata Albert Obermoser è stata negli anni modificata e migliorata, producendo così una grande varietà di motoriduttori che illustreremo di seguito.

Prima però di occorre citare le due macrocategorie di motoriduttori: i motoriduttori brushed e i motoriduttori brushless.

Oltre a questa preliminare suddivisione, i motoriduttori più comuni sono generalmente di 3 tipi:

Motoriduttore a vite senza fine

I motoriduttore ad ingranaggi rappresentano la tipologia di motoriduttori più utilizzata in assoluto, soprattutto nei settori industriali, che necessitano di potenze elevate e sessioni di lavoro molto lungo ed intensive.

Proprio per questa caratteristica è molto utilizzato in tutte quelle applicazioni destinate a luoghi pubblici, come teatri, aeroporti, etc.

Si tratta di strumenti molto compatti che necessitano di spazi minimi e riescono ad assorbire anche urti di discreta entità, il che li rende perfetti per macchine di movimento.

Motoriduttore a vite senza fine

Il motoriduttore a vite senza fine presenta una ruota dentata cilindrica, i cui denti possono essere diritti o elicoidali. In questo tipo di motoriduttore l’elemento condotto ingrana, appunto, su una vite senza fine, rendendo tutto il processo molto silenzioso.

Questi motoriduttori si suddividono, a loro volta, in 3 sotto-categorie che trovano diverso impiego a seconda del lavoro più o meno gravoso che dovranno svolgere, dell’ingombro che producono e della possibilità o meno di avere più alberi in uscita:

Inoltre, dispone di un arresto molto veloce, motivo per il quale è anche utilizzato negli ascensori.

1. Riduttori in linea o coassiali: con albero in uscita allo stesso livello dell'albero motore in entrata;
2. Riduttori ad assi paralleli: sia l'albero motore che l'albero coppia sono posizionati esattamente nella stessa direzione, possibilità di avere assi d’uscita multipli per l’impiego in macchine complesse.
3. Riduttori ad assi ortogonali: l'albero coppia è posizionato ortogonalmente rispetto all'albero motore in entrata. Sono comparabili ai precedenti ma hanno un ingombro ridotto.

Questi motoriduttori si suddividono, a loro volta, in 3 sotto-categorie che trovano diverso impiego a seconda del lavoro più o meno gravoso che dovranno svolgere, dell’ingombro che producono e della possibilità o meno di avere più alberi in uscita:

Motoriduttore planetario

Nonostante si tratti a tutti gli effetti di un motoriduttore ad ingranaggi, a causa delle sue particolarità e delle sue svariate sotto-tipologie, i motoriduttori planetari meritano uno spazio a parte.

Questo particolare tipo di motoriduttore nasce come specifica soluzione per le macchine semoventi, conquistando dagli anni ’80 in poi un’importanza via via maggiore per la capacità di produrre una trasmissione a coppie molto elevata. Possiamo anche qui distinguere due tipi diversi di motoriduttori planetari:

1. Motoriduttori epicicloidali a corona fissa: particolarmente indicati per l’utilizzo in settori industriali. In questo motoriduttore l’albero in entrata aziona tre ingranaggi, chiamati satelliti, i quali una volta attivati iniziano la propria rotazione intorno alla corona, un anello dentato fisso. È dotato di satelliti montati su di una porta i quali ruotano ad una velocità ridotta rispetto a quella originariamente sprigionata dall’albero in entrata. In questo modo l’albero in uscita ruoterà anch’esso a velocità ridotta.

2. Motoriduttori epicicloidali a corona rotante: molto utilizzati per macchinari semoventi, come macchine gommate o dotate di cingoli. Presentano una struttura molto simile ai precedenti motoriduttori a corona fissa da quali si differenziano per la natura della corona. Questa viene infatti attivata dai satelliti e porta satelliti che, essendo stati attivati anche in questo caso dall’albero in entrata, mettono in rotazione la suddetta corona. I motoriduttori planetari sono i più utilizzati grazie alla loro duttilità ed efficienza, il che li rende perfetti sia per la costruzione di impianti industriali, i quali devono sopportare lunghe e intensive sessioni di lavorative, sia per le macchine semoventi, poiché presentano un volume tutto sommato contenuto e una grande capacità di assorbire urti.

   Se confrontiamo questa tecnologia con le altre più tradizionali che coprono gli stessi utilizzi, si noterà come i motoriduttori planetari, a parità di prestazioni, hanno costi, dimensioni e peso molto inferiori, il che ne spiega la grande diffusione.

Al di là delle diverse tipologie di motoriduttori, si può dire che questi strumenti siano imprescindibili per il funzionamento della moderna economia, nelle piccole cose come nelle grandi imprese. Senza di essi sarebbe impossibile sostenere la produzione massiva di qualsiasi settore.

Per fare qualche esempio, in campo industriale, senza i motoriduttori non si avrebbe nessun tipo di convogliatore, il che renderebbe estremamente difficile il movimento di carichi e merci rallentando in maniera drammatica la produzione industriale su larga scala.

Nel settore automobilistico sono fondamentali in ogni step della produzione di una moderna automobile, dalla creazione dello stampo per la scocca all’assemblaggio finale, ogni robot utilizzato monta ed è azionato da motoriduttori.

In tutte le abitazioni e nei luoghi pubblici si trovano strumenti comuni come mixer, frullatori, trapani ad uso domestico, orologi meccanici, nastri trasportatori, etc. etc. che funzionano grazie ad una qualche tipologia di motoriduttore.