Tesi - Collegamenti smontabili non filettati

UNIVERSITA’ DELLA CALABRIA

Laurea in Ingegneria Gestionale

A.A. 2012 - 2013

I collegamenti smontabili non filettati

Antonio Garcea 125032

Prof. Luigi De Napoli

I collegamenti smontabili, a differenza di quelli fissi, vengono utilizzati quando è possibile lo smontaggio e il rimontaggio delle parti senza la distruzione

dell’elemento di accoppiamento. Uno dei problemi più frequenti da risolvere è il collegamento fra un albero rotante ed il mozzo di una puleggia o di una

ruota dentata, in modo che possano ruotare solidamente. L’evoluzione tecnica ha portato alla realizzazione di numerosi elementi di collegamento non

filettati che possono soddisfare le diverse esigenze sia meccaniche che di sicurezza garantendo anche una riduzione dei costi.

Tra gli elementi più utilizzati abbiamo le linguette e le chiavette che differiscono dal fatto che le prime non sono soggette a forzamento; inoltre possiamo

avere altri organi di collegamento come spine, anelli elastici o accoppiamenti scanalati che vengono impiegati in particolari condizioni e/o specifiche

esigenze.

1. Introduzione

L’unione di parti tramite elementi che possono essere rimossi

(smontati) senza alterazione né delle parti collegate né degli

elementi stessi può essere realizzata, per rapidità di montaggio o

per particolari necessità, anche utilizzando elementi diversi da

quelli filettati.

Il collegamento fra due o più parti può essere necessario per:

evitare la rotazione reciproca;

 evitare la traslazione reciproca;

 assicurare un centraggio o una posizione;

 garantire una sicurezza contro uno smontaggio

 spontaneo o impedire lo spostamento oltre un certo

limite. Tabella 1 Uso di diversi elementi smontabili secondo le esigenze di

Uno dei problemi più frequenti da risolvere è il collegamento fra collegamento.

un albero rotante ed il mozzo di una puleggia o di una ruota

dentata, in modo che possano ruotare solidamente. I collegamenti

albero-mozzo sono collegamenti smontabili che consentono di 2. Chiavette e linguette

rendere solidali, rispetto alla rotazione attorno ad un asse

comune, una parte piena (albero), ed una parte forata (mozzo).

Elementi di collegamento non filettati sono: le chiavette, le Le chiavette sono dei prismi a sezione rettangolare a larghezza

linguette, le spine, gli anelli elastici e gli scanalati. Con uno stesso costante e spessore decrescente da un’estremità all’altra, che

elemento si possono soddisfare esigenze diverse (tabella 1). vengono incastrate per circa metà del loro spessore nel mozzo e

per l’altra metà nell’albero, in apposite scanalature, dette cave

(fig. 1). Tra le facce superiori ed inferiori della chiavetta e le

rispettive facce della cava vi è forzamento. Il forzamento si

realizza grazie alla forma della chiavetta, la quale ha la faccia

superiore inclinata di 1:100. La chiavetta si comporta come un

cuneo inserito fra albero e mozzo che esercita un forzamento

radiale e risulta quindi compressa: la trasmissione del moto

avviene grazie alle forze di attrito nelle zone di contatto

diametralmente opposte.

Il forzamento radiale provoca eccentricità (disassamento di Anche le linguette sono elementi prismatici. Sono simili alle

albero e mozzo), con conseguenti vibrazioni. Non è consentito lo chiavette, ma hanno tutte le facce parallele, cioè sezione costante

scorrimento assiale relativo. e diverso funzionamento. Il momento torcente, anziché per

attrito, è trasmesso grazie al contatto che si instaura sui fianchi

della linguetta. La spinta viene trasmessa dal fianco della cava

sull’albero a quello della cava nel mozzo tramite la linguetta, che

viene quindi assoggettata ad una forza di taglio. La linguetta deve

essere montata con accoppiamento preciso, mentre un certo

gioco è consentito in direzione radiale.

Non essendovi forzamento, a differenza delle chiavette, le

linguette non creano ostacolo al movimento assiale e quindi

consentono la trasmissione del moto rotatorio anche con diverse

posizioni assiali del mozzo relativamente all’albero.

Per bloccare le linguette nella sede possono essere previsti fori

che ne consentono il fissaggio sull’albero mediante viti.

Le linguette possono assumere una forme diritta, arrotondata o

una forma mista. Ci sono anche le linguette a disco (linguette

americane o Woodruff), adatte al montaggio su estremità coniche

di alberi, ma non a trasmettere forti momenti torcenti; sono

costituite da un elemento semicircolare longitudinalmente,

mentre la cava nel mozzo è del tipo consueto.

Le linguette sono di gran lunga più usate delle chiavette. Non

essendovi forzamento non vi sono eccentricità, e dunque posso

essere utilizzate per forti velocità; la precisione sui fianchi

assicura un buon centraggio circonferenziale.

Figura 1. Le chiavette sono inserite fra albero e mozzo, generalmente

in apposite scanalature longitudinali. 3. Spine e perni

I perni sono elementi cilindrici costituenti particolari di macchine

In base alla forma della sezione trasversale le chiavette possono con funzione di fulcro con parti rotanti. Anche le spine sono

essere di tre tipi: elementi cilindrici costituenti particolari di macchine, ma con

funzione di arresto (Figura 2), di centraggio e di collegamento. Le

1) chiavette incassate, diritte o con estremità arrotondate, spine, oltre ad essere costruite in materiali particolari, come

per il cui alloggiamento sono previste cave nell’albero e acciai duri o acciai per molle, possono avere forma conica o

nel mozzo; essere deformabili. È quindi solamente l’uso che differenzia perni

2) chiavette ribassate, per cui la cava è solo nel mozzo, e spine; nell’unificazione si trovano definiti entrambi gli elementi.

mentre l’appoggio sull’albero è una semplice spianatura;

3) chiavette ribassate concave, solo diritte, la cui faccia

inferiore presenta una concavità in senso trasversale e

si appoggia semplicemente sull’albero, mentre sul

mozzo è praticata la cava.

Le chiavette incassate permettono di trasmettere tutto il

momento torcente che è in grado di sopportare l’albero, le

chiavette ribassate permettono di trasmettere metà del momento

torcente e le chiavette ribassate concave permettono di

trasmettere un quarto del momento torcente.

Le chiavette sono classificate nelle norme in funzione dei diametri

degli alberi in cui vengono collocate, nell’ipotesi che siano in

grado di trasmettere la forza corrispondente al momento

torcente trasmissibile mediamente dall’albero. L’indicazione si fa

specificando forma, lunghezza, altezza, larghezza e riferimento

alla norma.

Le chiavette possono avere un nasello, cioè un rialzo all’estremità

di spessore maggiore, in grado di fornire un appoggio per

rimuovere la chiavetta, quando non sia possibile fare ciò

spingendola dal lato opposto a quello da cui è stata infilata, come

generalmente avviene. Figura 2. Una spina con funzione di arresto.

Infine le chiavette tangenziali sono un particolare tipo di

collegamento usato per trasmettere grandi potenze a velocità non

elevate: sono montate in coppia e collocate a 120° fra loro.

In particolare, le spine possono essere classificate per scopo: caratterizzante il tipo di scanalatura, seguito dal riferimento della

norma e dalle dimensioni caratteristiche, integrate con eventuali

tolleranze e finiture superficiali, il tutto collegato all’elemento con

spine di collegamento; la consueta linea di richiamo.

spine di riferimento;

oppure per forma:

spine cilindriche;

spine coniche;

spine elastiche.

Le spine cilindriche possono essere usate come perni per

cerniere, come collegamento fra alberi e manicotti o collari, come

blocco per limitare scorrimenti o rotazioni; possono essere

utilizzate per trasmettere deboli momenti torcenti, in Figura 3. Accoppiamento scanalato.

sostituzione delle più costose linguette.

Le spine coniche, con conicità 1:50, sono definite dal loro

diametro di foratura delle loro sedi (diametro minore). 5. Altri collegamenti

Nel caso di spine di riferimento, la precisione dell’accoppiamento

con la sede deve essere particolarmente curata. Le spine con Simili alle scanalature sono le dentature assiali (alberi striati o

questa funzione assicurano il posizionamento reciproco dei millerighe) costituite da un gran numero di rilievi a sezione

particolari collegati e sono lavorate con precisione (rettificate). triangolare; l’accoppiamento avviene con l’inserzione dell’albero

Utilizzate come spine di collegamento per piccoli sforzi e dentato in un foro liscio, con deformazione elastica di

soprattutto come dispositivi di arresto sono le copiglie. Esse sono quest’ultimo.

formate da un filo a sezione semicircolare, ripiegato in modo che Un metodo simile per ottenere il forzamento di un estremità di un

le due sezioni affacciate realizzino un cerchio. albero in un foro liscio, sfruttando la deformazione elastica,

Le spine elastiche, costruite in acciaio per molle, sono di diversi utilizza le zigrinature, in genere parallele.

tipi (unificati e non), che si basano tutti sul principio di avere una Un forzamento in senso circonferenziale per un accoppiamento

spina che in condizioni libere ha un diametro leggermente stabile tra albero e mozzo, non sottoposti a momenti torcenti

maggiore di quello del foro in cui deve essere inserita. Quando la elevati, avviene con manicotti elastici.

spina si trova forzata nel foro reagisce con una spina elastica Un altro tipo di collegamento smontabile si ha con le dentature

radiale che ne assicura il buon ancoraggio, in grado di assorbire frontali, formate da una serie di scanalature poste sulla faccia

vibrazioni senza allentarsi. Questo tipo di spine non richiedono terminale, ad esempio di un albero, incastrabili in corrispondenti

una lavorazione accurata dei fori, proprio a seguito della loro dentature su un altro albero, realizzando così una giunzione di

deformazione elastica. Le spine elastiche posso essere tagliate, a minimo ingombro ed in grado di trasmettere elevati momenti

spirale o ad intagli. torcenti.

Un altro collegamento smontabile non filettato diffuso è quello a

pressione che usa un elemento forato con esterno giovale,

4. Accoppiamenti scanalati solidale con l’estremità di uno dei tubi da collegare.

Si fa ricorso all’utilizzo di alberi scanalati quando, o per alberi CHIAVETTE TRASVERSALI

troppo piccoli, o perché si richiede un elevato momento torcente, Le chiavette trasversali, o biette, vengono utilizzate per realizzare

non è possibile far ricorso a semplici linguette. un bloccaggio contro la traslazione e rotazione reciproca di due

Gli alberi scanalati sono alberi recanti un certo numero di pezzi, inserite in scanalature normali all’asse dei pezzi. Si tratta di

l