Appunti di Disegno di macchine

CUSCINETTI:

Si definisce cuscinetto la parte di un supporto che è a contatto con l’elemento rotante. I cuscinetti

sono quindi dispositivi interposti tra albero e supporto con lo scopo di ridurre le perdite di potenza

legate all’attrito sviluppato dall’elemento rotante rispetto al supporto (che è fermo).

In base al tipo di attrito che sfruttano nel loro funzionamento, se ne distinguono due tipi:

• cuscinetti radenti o a strisciamento;

• cuscinetti volventi a rotolamento;

In base alla direzione su cui preme il carico si possono distinguere:

cuscinetti radiali;

o cuscinetti assiali;

o cuscinetti obliqui (solo di tipo volvente).

o

Cuscinetti radenti radiali:

I cuscinetti radenti radiali possono essere

costituiti da un solo pezzo (boccole) o da

due parti semicilindriche (gusci o

bronzine).

I materiali utilizzati sono diversi,

caratterizzati da bassi attriti (rispetto al

contatto acciaio/acciaio), per raggiungere

lo scopo prefissato. Se il materiale

designato non è in grado di sopportare

tali carichi, si possono frapporre, tra

boccola (o bronzine) e supporto strati di

materiale più resistente.

Una diminuzione dell’attrito può essere

ottenuta mediante lubrificazione, con olio

o grasso, migliorando anche la

dissipazione di calore e diminuendo

l’usura dovuta al contatto diretto fra le

superfici.

I cuscinetti radenti possono lavorare a secco o con lubrificante (in questo caso necessitano di

tenute, cioè guarnizioni che ne evitano la dispersione). 52

Cuscinetti idrostatici:

Il lubrificante è iniettato fra perno e

supporto da una pompa, che fa si che si

mantenga una pressione adeguata a

sostenere il carico.

Cuscinetti idrodinamici:

Lo strato di lubrificante assume la

funzione di cuscinetto.

Cuscinetti volventi:

I cuscinetti volventi presentano alcune

caratteristiche spesso favorevoli:

− riduzione della potenza consumata per

attrito (cioè minore perdita di potenza);

− lubrificazione richiesta minima;

− riduzione della possibilità di grippaggio;

− semplicità di calcolo;

− minore usura.

D’altra parte essi impediscono l’impiego in carichi

elevati e mostrano limiti di velocità di rotazione, a

causa dell’inerzia delle masse rotanti. Inoltre hanno

un ingombro radiale maggiore a parità di carico

con i cuscinetti radenti. Nei cuscinetti volventi

l’albero ruota con l’anello interno, i corpi volventi

ruotano su se stessi e seguono il moto dell’anello

interno e l’anello esterno è fermo (mentre in quelli

radenti vi è lo strisciamento dell’albero all’interno

della boccola o delle bronzine, con maggior attrito).

La divisione in base alla direzione dei carichi

prevede:

radiale assiale obliquo

E’ inoltre possibile distinguere cuscinetti rigidi e

(hanno la parte interna dell’anello esterno curva)i.

I primi prevedono la coassialità degli anelli, i

secondi concedono lievi angolazioni. 53

Cuscinetti volventi radiali: Cuscinetti volventi obliqui:

Cuscinetti assiali: 54

In genere i cuscinetti a rulli sopportano carichi superiori (con i rullini è inferiore).

Montaggio dei cuscinetti:

Generalmente un albero è guidato da due supporti.

Dei rispettivi cuscinetti radiali, se essi sono chiusi,

uno va bloccato assialmente (i suoi anelli saranno

entrambi bloccati da spallamenti o ghiere), mentre

l’altro deve essere libero, in modo tale da seguire

dilatazioni o contrazioni longitudinali dell’albero.

Se invece sono entrambi aperti, lo spostamento

avviene all’interno dei cuscinetti, quindi andranno

bloccati entrambi gli anelli. In assenza di carico

assiale o se esso è di piccola entità in una sola

direzione, gli anelli interni di entrambi i cuscinetti

possono essere liberi. Un accoppiamento di un

cuscinetto a sfere e uno a rulli cilindrici permette il

bloccaggio di tutti gli anelli (la dilatazione è

consentita al rullo). L’anello interno, solidale

all’albero, deve sporgere rispetto alla battuta di

arresto dell’albero (per garantire lo smontaggio),

che però non deve mai toccare l’anello superiore

(produrrebbe attrito). Il raggio di raccordo del

cuscinetto deve essere più ampio di quello

dell’albero. Sarà pertanto presente uno smusso nel

diametro interno del cuscinetto.

Per bilanciare le forze assiali, i cuscinetti obliqui a sfere e

a rulli conici si montano in coppia a “X” oppure a “O”. E’

inoltre importante registrare i giochi di funzionamento,

rispettivamente, nell’anello interno, nell’anello esterno.

Nei cuscinetti obliqui le spinte passano dall’anello esterno

a quello interno (attraverso i corpi volventi). Pertanto tali

anelli saranno vincolati su spallamenti diagonalmente

opposti (che possono anche essere ottenuti da elementi

aggiunti). Le estremità che premono sul corpo volvente,

prendono il nome di spalle. I cuscinetti a rulli conici si

montano in coppia, a specchio, per reagire in tutte le

direzioni.

Rappresentazione dei cuscinetti:

Nella rappresentazione i cuscinetti sono considerati come assiemi, pertanto, nelle sezioni, sarà

necessario campire in modo opportuno ogni parte (eccetto l’elemento volvente, se presente).

Secondo la norma UNI EN ISO 8826, i cuscinetti si rappresentano come un generico cuscinetto

volvente, privo di gabbie e di altri componenti: sono mostrate solo le estremità e il corpo volvente

(nella sezione).

Nell’accoppiamento perno-cuscinetto, a seconda del materiale, il coefficiente di attrito varia:

− da 0.01 a 0.1 a secco;

− da 0.003 a 0.015 con lubrificazione a meato. 55

DISPOSITIVI ANTISVITAMENTO SPONTANEO:

A causa delle tolleranze di lavorazione, fra i filetti della vite e quelli della madrevite, c’è un certo

gioco, che potrebbe portare ad uno svitamento spontaneo. Per impedire che ciò avvenga si può

agire in due modi:

• mantenere sempre a contatto i filetti di vite e madrevite (SICUREZZA RELATIVA), in questo

modo si diminuisce il rischio di allentamento, ma non impedirlo del tutto;

• impedire la rotazione relativa fra vite e madrevite (SICUREZZZA ASSOLUTA), tramite un

bloccaggio elastico, che però dà una sicurezza relativa, o tramite dispositivo di arresto

meccanico. In quest’ultimo caso lo svitamento può avvenire solo in seguito a rimozione del

suddetto pezzo.

Tra i dispositivi di supporto al contatto, di tipo elastico, vi sono:

1. rosette elastiche, che assicurano una

spinta elastica diretta assialmente, spesso

utilizzate nel montaggio di cuscinetti

volventi: il dente interno si impegna in

una scanalatura dell’albero,

impedendone la rotazione, mentre uno o

più di quelli esterni, a serraggio

effettuato, vengono ripiegati all’interno

della ghiera, impedendo a quest’ultima

ogni movimento;

2. controdadi: si realizza il serraggio di un

primo dado contro il pezzo da bloccare,

in modo tale da avere vite tesa e

contatto tra i filetti della vite e del dado

dal lato del pezzo. A questo punto si

serra un secondo dado contro il primo,

in modo tale che i filetti siano in

contatto dalla parte opposta. Il tratto di

vite tra i due dadi risulta quindi in

duplice tensione e reagisce premendo i

dadi l’uno contro l’altro (se uno dei due

dadi è più basso, deve essere il primo

da serrare);

3. ancoraggi; 56

4. dadi elastici a filetto singolo (i più comuni presentano un

anello torico in nailon o simili, montato in un alloggiamento

opposto alla faccia d’appoggio, con duplice azione, sia la

resistenza e all’avanzamento in senso assiale, che spinge

verso l’alto il dado, aumentando la pressione sui filetti e

l’efficienza del collegamento, sia impedendo la rotazione).

L’unico difetto è la stabilità nel tempo, minata dal

deterioramento del materiale inserito.

Tra i dispositivi di impedimento alla rotazione, di tipo elastico, vi sono:

1. dadi frenati (o con inserto elastico);

2. dadi elastici autobloccanti, utilizzati

ad elevate temperature, grazie ai sei

intagli leggermente piegati verso

l’interno, che si distendono con la

dilatazione e la spinta della vite e

reagendo elasticamente producono

una spinta radiale sul filetto della

vite, impedendone la rotazione;

3. dadi tagliati, che presentano un taglio

perpendicolare all’asse e parallelo

alle superfici di appoggio dei dadi,

che interessa il filetto.

L’allontanamento o l’avvicinamento

delle due estremità tagliate del dado,

fa si che il filetto della vite sia

premuto contro quello della madrevite (si usa nelle ghiere per le presse).

Tra i dispositivi di impedimento alla rotazione, non elastici, vi sono:

1. rosette (figura sotto) e piastrine (figura a lato) di sicurezza, con

eventuali linguette;

2. copiglie, dispositivo costituito da un filo a sezione

semicircolare, ripiegato in modo tale che le due sezioni a

contatto formino un cerchio. Il divaricamento viene effettuato

dopo l’inserimento, per impedire lo sfilamento;

(possono essere di tipo A, o B, a seconda che le estremità

abbiano la stessa lunghezza o meno; oppure a divaricazione

elastica). 57

3. dadi ad intagli: si tratta di dadi

esagonali con sei intagli radiali (dieci

per diametri di filettatura da 42 mm in

poi), nei quali si inserisce una copiglia o

una spina, che si infilano su un foro

diametrale praticato sulla vite,

impedendone la rotazione;

4. spine (affrontate in seguito);

5. legature, tramite fili metallici passanti per appositi fori praticati negli elementi interessati.

DISTANZIALE:

Componente meccanico che ha lo scopo di bloccare movimenti assiali di altri componenti montati

su alberi di trasmissione. Si usa per fornire battute ai supporti montati sugli alberi, quando queste

non sono disponibili.

FILETTATURA:

Lavorazione che crea sulla superficie esterna di un corpo

cilindrico o conico, un profilo elicoidale di creste e fondi,

detto filetto, formando una vite (elemento maschio), o sulla

superficie interna, formando una madrevite (elemento

femmina).

Una filettatura è caratterizzata dai seguenti elementi

principali:

La sezione, o il profilo (relativi all’uso specifico della

▪ vite):

− profilo triangolare (filettature di

collegamento);

− profilo trapezioidale (viti di manovra);

− profilo a dente di sega (viti di manovra);

− profilo tondo (viti di manovra).

Nella filettatura si distingue profilo ideale (che la

caratterizza, vedi H) e profilo nominale, che pu&ogr