AGGIUSTAGGIO E MONTAGGIO Componenti e Principi di Montaggio Seconda Parte

Транскрипт

1 Componenti e Principi di Montaggio Seconda Parte Centro per l Automazione e la Meccanica Via Rainusso 138/N Modena

2 INDICE 1 Le filettature (generalità) pag Le viti Generalità 2.2 Dimensioni viti 2.3 Resistenza viti 2.4 Il serraggio 3 Tipi di viti e loro designazione Di collegamento e pressione 3.2 Teste ed estremità delle viti 4 Dadi 9 5 Ghiere 6 Rosette 7 Organi antifrizione per moto rotatorio 10 8 I Cuscinetti volventi Generalità 8.2 Denominazione cuscinetti Tipi di cuscinetti volventi Designazione dei cuscinetti Montaggio e applicazione dei cuscinetti radiali Montaggio e applicazione dei cuscinetti assiali 22 9 Organi di tenuta e collegamento Molle Organi di trasmissione del moto 53 IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 1

3 LE FILETTATURE ( Generalità) Definizione La filettatura è l elemento fondamentale della vite. La vite è, generalmente, un organo di collegamento; talvolta è un organo di trasmissione del moto. Per collegamento mediante la vite intendiamo l unione di due o più pezzi che possono poi essere disuniti (smontati). Un organo di trasmissione del moto è, ad esempio, la madrevite del tornio che trasmette il moto al carrello principale. Profilo Per descrivere una filettatura potremmo definirla come un rilievo (e conseguente solco) che si sviluppa in senso elicoidale avvolgendo un gambo cilindrico. L insieme di queste due parti costituisce la vite, mentre il rilievo è denominato filetto. Esistono diversi tipi di filetti, che si differenziano per la forma geometrica della sezione trasversale del filetto stesso; essa può essere: Triangolare Quadrata Trapezia Tonda A dente di sega Vite e madrevite Finora abbiamo identificato la filettatura come un filetto che avvolge il gambo della vite (maschio). Nella madrevite invece potremmo dire che il filetto si sviluppa attorno ad una superficie cilindrica cava (femmina); la prima filettatura viene anche definita esterna, mentre la seconda interna. Quando vite e madrevite sono unite assieme, i rilievi (o creste, pieni) dell una combaciano esattamente coi solchi (o vani, vuoti) dell altra; è perciò evidente che tanto il filetto maschio quanto quello femmina debbono avere le stesse caratteristiche. Filettatura destrosa e sinistrorsa Una filettatura è definita destrorsa quando il suo filetto si sviluppa verticalmente verso l alto ruotando verso destra; è definita sinistrorsa quando fa lo stesso girando verso sinistra. Con un linguaggio più pratico possiamo dire che una filettatura è destrorsa quando si avvita ruotando (o girando) verso destra, e sinistrorsa invece quando per avvitarsi deve girare verso sinistra. Filettatura metrica ISO Questo tipo di filettatura è di gran lunga il più utilizzato, in particolare per la bulloneria commerciale. In essa il filetto è generato da un triangolo equilatero con la base uguale al passo e con angolo al vertice (naturalmente) di 60. Gli spigoli vivi sono eliminati mediante troncature delle creste ed arrotondamenti del fondo del filetto. La filettatura metrica ISO prevede due tipi di passo per ogni diametro: a passo grosso: utilizzato nella meccanica in generale a passo fine: utilizzato nella meccanica fine (es. strumenti di controllo) N.B. Nelle tabelle relative a questa filettatura potrete trovare variazioni di alcuni simboli come indicato di seguito: d n = d 3 d m = d 2 D n = D 1 D m = D 2 IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 2

4 La designazione avviene in due modi diversi secondo il passo: nel passo grosso oltre alla lettera M s'indica il valore del diametro: es. M 8 sta per una filettatura metrica ISO a passo grosso di diametro 8 e passo di 1,25 mm nel passo fine, oltre alla lettera M ed al diametro s indica il valore del passo es.: M 8 x 1 sta per una filettatura metrica ISO a passo fine, con diametro 8 e passo 1; e così via per: M 8 x 0,75 LE VITI Generalità Sono cilindri in genere di metallo dotati di: - gambo almeno in parte filettato quando il gambo è totalmente filettato la vite viene denominata a tutto filetto viceversa quando il gambo è parzialmente filettato la vite viene denominata a mezzo filetto. Sono da preferire le viti parzialmente filettate perché più resistenti alle sollecitazioni (trazione torsione e taglio) - testa di manovra di forma diversa a seconda delle esigenze specifiche, le più comunemente usate sono: testa esagonale (T.E. UNI 5737), testa cilindrica con esagono incassato (vite TCEI UNI 5931) testa svasata con esagono incassata (vite TSEI UNI 5933) testa a calotta con esagono incassato testa svasata con intaglio diritto testa svasata con intaglio a croce testa cilindrica con intaglio diritto ecc. Dimensioni della vite E definita dal tipo e diametro nominale del filetto, dalla lunghezza del gambo (lunghezza sottotesta), dalla forma della testa. Esempio VITE TE M8x40 UNI testa esagonale (chiave 13) - gambo filettato diametro 8 mm con passo grosso ( p=1.25 mm) - lunghezza sottotesta 40 mm - gambo parzialmente filettato secondo UNI 5737 Resistenza di una vite Le sollecitazioni a cui sono sottoposte di norma le viti sono: trazione, taglio, torsione. - trazione: è sempre presente e spesso è la più importante. E generata in fase di serraggio dalla chiave di manovra. La resistenza alla trazione dipende dalle dimensioni della vite (diametro del nocciolo), dal materiale impiegato e relativo trattamento termico eseguito. Una vite di media resistenza ha come valore 800/1000 N/mm 2. - taglio: è presente quando gli elementi serrati sono soggetti a scorrimento fra loro. E contrastato dall attrito generato dalla forza assiale della vite serrata, se questo non è sufficiente il gambo della vite è sollecitato a taglio. In ogni modo la resistenza a taglio dell acciaio è 4 / 5 della resistenza a trazione. - torsione: è presente in fase di avvitamento o sviamento soprattutto in caso di grippaggio degli organi a contatto a causa di sporco, ossidazione (ruggine), calore elevato. In questi casi occorre rimuovere le cause del problema e agire con prudenza. IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 3

5 La resistenza meccanica delle viti in acciaio viene definita da una sigla di due cifre es a bassa resistenza N/mm a media resistenza 800 N/mm ad alta resistenza N/mm 2 Di cui la prima cifra indica la resistenza a trazione e la seconda allo snervamento espresso in percentuale. Per la determinazione dei valori riportati in tabella si considerano gia fissati e stabiliti, due parametri normalmente molto variabili: - il coefficiente d attrito della filettatura - il coefficiente d attrito del sottotesta I valori indicati in tabella si considerano validi per i seguenti casi: - se il momento viene applicato lentamente e con l ausilio di chiavi dinamometriche. - per viti con testa: esagonale e gambo parzialmente filettato, cilindrica con cava esagonale, cilindrica con intaglio. (*) I momenti M devono essere modificati come indicato di seguito: - viti a testa larga (es. TE alta resistenza carpenteria) +5% - viti zincate e oliate -10% - viti fosfato e oliate -20% - serraggio con avvitatori ad impulsi -10% Il serraggio: prevarichi e momenti Il serraggio negli accoppiamenti vite-madrevite di serie, quelli cioè dove non sono necessarie particolari attenzioni, viene effettuato, di norma, con avvitatori pneumatici. IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 4

6 Tra i due valori complementari del serraggio, il precarico F e il momento M, intervengono delle variabili che influenzano in modo determinante il valore del precarico F, mentre, teoricamente si può considerare stabile il valore del momento M. Il variare del precarico F è soggetto, ovviamente anche alla precisione e alla taratura degli strumenti impiegati, ma soprattutto alle componenti stato e natura dei materiali e delle superfici dell accoppiamento specifico in esame. Il coefficiente d attrito delle filettature e/o del sottotesta delle viti veste importanza dominante tra i valori che fanno variare il precarico F. In breve e per praticità si può affermare, con ragionevole precisione, che tutte le variabili portano a considerare la variazione del precarico F su un valore non inferiore a ± 20% e a sua volta porta a determinare un coefficiente di sicurezza di serraggio non inferiore a 1,5. Al fine di evitare di rompere la vite è stato considerato, sui valori in tabella, un coefficiente di sicurezza pari a 1,5. I valori in tabella devono essere modificati in funzione della nota (*) riportata precedentemente. Conclusione Quanto sopra è un breve cenno sull argomento e con dati da accettare cosi come esposti; non si è ritenuto di trattare, in questa sede, uno studio più approfondito e circostanziato. IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 5

7 TIPI DI VITI E LORO DESIGNAZIONI Di collegamento e di pressione Le viti di collegamento hanno il compito di tenere unite delle parti, quelle di pressione servono a esercitare delle forze con l'estremità libera, la cui forma, pertanto, ha importanza funzionale. Viti di collegamento Nella sua forma tipica, una vite di collegamento è fatta di un gambo totalmente o parzialmente filettato e di una testa di varia forma. Quando è munita di dado, la vite prende il nome di bullone. In relazione all impiego, le viti di collegamento si possono classificare nel modo seguente: vite mordente: si avvita in un foro filettato ricavato nell ultimo dei pezzi da unire; vite passante: viene infilata in un foro liscio che attraversa completamente i pezzi da unire e dal quale deve sporgere abbastanza per consentire l avvitamento nel dado; vite prigioniera: in questo tipo di vite, comunemente denominata prigioniero, il gambo non ha testa ed è filettato a entrambe le estremità. Una di queste, denominata radice, viene avvitata a fondo in un foro filettato mentre l altra, che è il gambo vero e proprio, è munita di dado. Le due parti filettate del prigioniero sono separate da un tratto non filettato. IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 6

8 Teste ed estremità delle viti La testa delle viti può avere varie forme in relazione ai diversi usi cui possono essere sottoposte, e altrettanto avviene per l estremità opposta. Alla testa delle viti si deve assicurare una base d appoggio adeguata e ciò richiede talvolta dei particolari accorgimenti di lavorazione svasata esagono IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 7

9 Grani filettati - Sono viti prive della testa e con gambo interamente filettato - La manovra avviene tramite un incavo esagonale od un intaglio per giravite ricavato da una estremità della vite stessa - L altra estremità è di forma opportuna per svolgere il compito richiesto I grani filettati sono normalmente usati per: - organi anti sviamento - organi per registrazione giochi - perni di riferimento - viti di estrazione IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 8

10 Dadi Generalità Quasi sempre di forma esagonale, attraversato da un foro filettato Normalmente a T.E ma di altezze diverse: bassi, medi, alti Tipologie: - dadi ciechi - dadi con intaglio (x copiglie) - dadi autobloccanti (si usano una volta sola poi non garantiscono più la coppia frenabile originale) Ghiere Generalità - si usano per serrare alberi - si usano per registrare giochi mediante: ghiera e controghiera rosette dentate ghiere autobloccanti Rosette (rondelle/arparelle) Rosette piane Sono corone circolari in acciaio o altri materiali che si interpongono tra pezzo e dado quasi sempre o testa vite più raramente. Hanno lo scopo di: - ripartire la pressione su una superficie più ampia (cosa importante per materiali dolci come alluminio, ghisa, bronzo, plastica ecc.) - contrastare l allentamento spontaneo della giunzione - aggiustare eventuali errori o registrazioni assiali. Sono reperibili in commercio a parità di diametro interno con diverso diametro esterno. Esempio: D n 8 mm (nominale) D i 8.4 mm (effettivo) D e 17 mm UNI 6592 D e 14 mm UNI 6593 IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 9

11 Rosette antisvitamento Generalità Sono rosette di forma e materiali opportuni per contrastare l allentamento spontaneo. - rosette spaccate o groover (ora poco in uso) UNI rosette dentellate esterne UNI rosette dentellate interne UNI rosette a denti di sega snore In sostituzione a questi sistemi recentemente vengono speso impiegati collanti cianidrici (loctite) oppure dai autobloccanti con inserti in plastica o nylon (dadi stop). Organi antifrizione per moto rotatorio Boccole e bronzine Sono bussole in materiale opportuno appositamente progettate per ridurre l attrito tra foro e albero di un accoppiamento. Vantaggi: - possono sopportare carichi elevati - basso costo - precisione elevata Svantaggi: - necessitano di abbondante lubrificazione - bassa velocità di rotazione (temono il calore prodotto dall attrito) Boccole autolubrificanti (DV) Sono boccole prodotte in materiale sinterizzato adatte per basso numero di giri e basso carico radiale. IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 10

12 I CUSCINETTI VOLVENTI Premessa Uno degli inconvenienti più frequenti in meccanica è la presenza dell'attrito. L'attrito, essendo una forza che complica il libero movimento di un corpo rispetto ad un altro si divide in: - attrito radente = è quella forza che si oppone allo strisciamento di un corpo sopra un altro; si può diminuire utilizzando materiali appropriati "antifrizione" tipo il bronzo, materiali speciali sinterizzati, lubrificando appropriatamente, ecc.. L'attrito radente è di sicuro quello che crea più inconvenienti, disperdendo potenza sotto forma di calore, e dando luogo a bassi rendimenti. Gli elementi che utilizzano questo sistema, vengono chiamati "bronzine". - attrito volvente = è quella forza che si oppone al rotolamento di un corpo sopra un altro; anche questa forma di attrito può essere diminuita utilizzando materiali appropriati e lubrificando appropriatamente. Gli elementi che utilizzano questo sistema, vengono chiamati "cuscinetti volventi". Nel caso a, il corpo che scende lungo il piano inclinato, deve prima superare la forza d'attrito che lo tiene "legato" al piano stesso. Nel caso b, il corpo che scende lungo il piano inclinato, è notevolmente agevolato dagli elementi di rotolamento. Sarà quindi necessario un piano molto meno inclinato del precedente per farlo scendere. a = attrito radente b = attrito volvete Vantaggi del cuscinetto volvente rispetto alla bronzina Oltre al basso coefficiente d'attrito interno che è circa di 1/10 di quello della bronzina, il che significa economia di forza motrice, il cuscinetto volvente presenta altri vantaggi: - facilità di messa in moto. Nella bronzina, a bassa velocità, quando non si è ancora formato il velo portante costituito dal lubrificante, l'attrito raggiunge un valore molto alto; l'attrito di un cuscinetto volvente invece si mantiene praticamente costante con il variare della velocità; - economia di lubrificazione. In una bronzina il lubrificante ha lo scopo di mantenere il velo portante e deve quindi essere addotto in notevole quantità, sovente con complessi impianti di distribuzione, e sempre rinnovato. Nel cuscinetto volvente le superfici in moto relativo devono essere umettate con modesta quantità di lubrificante; - riduzione delle spese di manutenzione. Con i cuscinetti la manutenzione è ridotta al minimo. Le eventuali aggiunte di lubrificante possono essere necessarie dopo lunghi periodi di funzionamento; IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 11

13 - maggiore regolarità di marcia; - l'unificazione delle dimensioni d'ingombro e la precisione con la quale vengono realizzate, consentono una assoluta sicurezza di intercambiabilità dei cuscinetti. Un cuscinetto volvente è sempre formato da: - Anelli = uno interno e uno esterno per quanto riguarda i cuscinetti radiali, due o più anelli frontali per quanto riguarda i cuscinetti assiali. - Corpi volventi = possono essere di varia forma: sfere, rulli o rullini cilindrici, rulli conici, rulli a botte. - Gabbia = è un elemento circolare di materiale e forme diverse che serve a tenere distanziati i corpi volventi. Alcuni cuscinetti possono avere uno schermo di protezione su uno o ambedue i lati (Z o ZZ), che impedisce l'entrata di sostanze estranee dannose e l'uscita del grasso lubrificante. Possono essere anche a tenuta stagna e forniti pieni di grasso (RS o 2RS). Gabbia e sfere Anello interno e esterno Cuscinetto con schermi a tenuta stagna Elementi di un cuscinetto assiale IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 12

14 Denominazione dei cuscinetti La prima classificazione, tra l'altro già citata, consiste nel fatto se il cuscinetto e atto a sopportare carichi radiali (cuscinetti radiali) o carichi assiali (cuscinetti assiali). Esistono anche cuscinetti obliqui nei quali i carichi vengono trasmessi da una gola all'altra, attraverso le sfere, lungo rette che formano un angolo diverso da 90 con l'asse del cuscinetto. La differenza però non è sempre così marcata, in quanto esistono cuscinetti che sopportano esclusivamente carichi assiali o radiali, ma molti altri che resistono a entrambi contemporaneamente. Carico puramente radiale Carico puramente assiale Nella maggioranza dei casi esistono però carichi combinati; vale a dire che lo sforzo principale è sì radiale o assiale, ma è presente anche l'altra componente che può essere di valore più o meno intenso. Inoltre un cuscinetto può essere: - Rigido = tra gli anelli non esiste possibilità di orientamento, per cui non sono ammessi montaggi aventi un certo disassamento fra asse del perno e asse del cuscinetto. Perciò deve essere garantita in modo assoluto, per il corretto funzionamento del cuscinetto, la coassialità tra perno e cuscinetto. IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 13

15 - Orientabile = in detti cuscinetti il perno può ruotare anche in presenza di un certo disassamento, contenuto però entro certi limiti; questa possibilità presenta un notevole interesse per talune applicazioni. Tipi di cuscinetti volventi IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 14

16 I cuscinetti volventi hanno basso coefficiente d attrito. Necessitano di moderata lubrificazione, possono operare a temperature elevate ed alto numero di giri. Questo tipo di cuscinetto produce poco calore. Sono comunque organi delicati il cui montaggio comporta particolare cura. Es.. non battere col martello in ferro in modo da trasmettere l urto attraverso gli elementi volventi. Non sporcare con polvere o piccoli trucioli. Non surriscaldare con fiamme o altro Proteggere sempre dall ossidazione (ruggine) tramite olio o grasso Sono normalmente costruiti in acciaio C100 da tempera ad eccezione della gabbia (in acciaio dolce, bronzo o plastica) I cuscinetti volventi vengono scelti (calcolati) per una durata limitata nel tempo es 1000 ore, ore (per riduttori), causa l usura degli organi volventi che seppure minima è continua ed è rivelabile dal rumore (o fischio) emesso dal cuscinetto mentre funziona. Tutti gli organi dei cuscinetti sono costruiti con tolleranze molto contenute IT4 IT5, e vanno alloggiati in sedi esterne ed alberi anche loro costruiti in modo preciso tolleranze IT6 IT7. In particolare la sede che sopporta il carico deve essere con accoppiamento fisso Es: sede esterna per pulegge folli, ruote dentate, rulli vari Es: sede interna con accoppiamento fisso per trasmissioni coassiali per motori elettrici, ecc. L altra sede, di appoggio, deve essere con accoppiamento mobile od incerto. Precisione dei cuscinetti La precisione nei cuscinetti è indicata dalla lettera P seguita da un numero: - P6 valore standard - P4 valore preciso ( es. per mandrini) - P2 valore extra preciso (es. per strumenti di misura) Come per la precisione anche il gioco radiale del cuscinetto è espresso da una sigla: C seguito da un numero. Per un cuscinetto con precisione P6 l entità del gioco varia dai 2,3 centesimi di millimetro, per un cuscinetto P2 varia da 0.5 a 1 centesimo di millimetro e sono indicate dalla sigla C1 e C2. Se occorre un cuscinetto con gioco maggiorato (es. motori elettrici) sono disponibili cuscinetti con gioco C3 e C4 (maggiorati). IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 15

17 Designazione cuscinetti secondo norme UNI IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 16

18 Designazione La designazione di un cuscinetto è composta da: un numero indicante il diametro del foro del cuscinetto, una sigla (sopra descritta) che ne identifica il tipo, un numero che ne esprime la grandezza e da una sigla che descrive il o i tipi di schermi ( XP= 1 schermo; XPP= 2 schermi più lubrificante; JG= 1 schermo a tenuta stagna; XGG= 2 schermi a tenuta stagna con lubrificante. Es. 40 BC 10 XPP = cuscinetto radiale rigido a sfere con foro diametro 40 mm. grandezza 10 e con due schermi a tenuta stagna più lubrificante. Non sempre però i cuscinetti vengono designati con le nuove norme; un sistema ancora molto utilizzato sfrutta le sigle del costruttore. Es RS= secondo SKF è un cuscinetto radiale rigido a sfere con due schermi a tenuta stagna più lubrificante. Per le misure e le caratteristiche occorre consultare il catalogo. Lubrificazione Lo scopo della lubrificazione non è solo quello di impedire il contatto diretto dei corpi volventi con le piste e la gabbia, ma anche di assicurare una protezione contro la corrosione. In via normale cuscinetti volventi si lubrificano con grasso, che ha il vantaggio, rispetto all'olio, di essere facilmente trattenuto e di garantire anche protezione contro l'umidità, la polvere e le sostanze estranee in generale. Il cuscinetto viene completamente riempito di grasso quando funziona a bassa velocità, altrimenti bisogna riempirlo al 50% onde evitarne il surriscaldamento. Nei cuscinetti radiali rigidi a sfere di piccole dimensioni il grasso della prima lubrificazione basta generalmente per tutta la vita del cuscinetto. Quando occorra invece provvedere alla sostituzione del grasso, se il cuscinetto non è facilmente accessibile nel suo alloggiamento, bisogna predisporre un apposito ingrassatore e, all'occorrenza, anche degli orifici per la fuoriuscita del grasso vecchio. Alla lubrificazione con olio si ricorre, di norma, nei casi di alte temperature di esercizio, quando si debba asportare calore dal cuscinetto. I sistemi di lubrificazione possono essere a bagno d'olio, per basse velocità di rotazione; a circolazione forzata per velocità maggiori e a nebbia d'olio ( olio nebulizzato con aria compressa ) per velocità particolarmente elevate. Cuscinetti lubrificati a vita Solo per le versioni di cuscinetti radiali rigidi quindi: - non con sedi sfilabili - non con sedi oscillanti - non con sedi smontabili sono disponibili cuscinetti con protezioni sulle piste contenenti opportuno lubrificante in particolare 2 versioni: Tipo Z (protezione metallica contenete grasso) Tipo RS (protezione in plastica contenete olio) La versione RS si scalda maggiormente IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 17

19 Montaggio e applicazione dei cuscinetti radiali Scorrimento e bloccaggio Per sostenere e guidare un albero rotante sono necessari non meno di due cuscinetti uno dei quali deve essere rigidamente fissato per posizionare l'albero nella direzione assiale, mentre l'altro deve essere libero di compiere modesti scorrimenti per compensare le variazioni di lunghezza dell'albero dovute alla dilatazione termica e alle inevitabili imprecisioni delle dimensioni longitudinali. Entrambi gli anelli interni dei cuscinetti sono bloccati assialmente sull albero, mentre gli anelli esterni sono: bloccato quello a sinistra, libero quello a destra. Questa soluzione è indicata per condizioni di carico e di velocità elevate. Una ulteriore soluzione, che sfrutta lo stesso principio della precedente, è quella che utilizza un distanziale. Questa soluzione può essere adatta quando le condizioni di carico e velocità non sono particolarmente rilevanti, e quando la distanza tra i cuscinetti è modesta. IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 18

20 Questo montaggio semplificato può essere adottato in assenza di carichi assiali, oppure quando il carico assiale è modesto e diretto in un solo senso. L'anello libero di scorrere (generalmente quello esterno) deve perciò essere accoppiato con gioco nella sua sede, mentre l'altro anello potrà accoppiarsi con interferenza. L'accoppiamento forzato può essere esteso a entrambi gli anelli del secondo cuscinetto quando questo sia del tipo a rulli cilindrici perché in tal caso lo scorrimento di compensazione avviene tra i rulli e l'anello privo di orletti di guida. IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 19

21 L'accoppiamento con interferenza è comunque di regola nel montaggio dei cuscinetti a rulli di forma aperta perché l'applicazione degli anelli sull'albero e nella sede avviene separatamente, con riunificazione delle parti all'assemblaggio finale. In ogni caso, anche se accoppiato con interferenza, l'anello rotante di un cuscinetto radiale, a sfere o a rulli, deve essere ugualmente serrato tra un elemento di spinta (ghiera filettata, coperchio ecc.) e uno spallamento fisso o riportato. È infatti essenziale, per la durata del cuscinetto, impedire ogni possibilità di slittamento tra l'anello rotante e l'elemento con cui viene accoppiato, albero o sede. IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 20

22 Spallamenti e scarichi Gli spallamenti contro i quali appoggia il cuscinetto devono avere dimensioni tali da offrire una superficie adeguata, senza però provocare strisciamento contro le parti rotanti. Per assicurare l'appoggio occorre inoltre che il raggio ra di raccordo delle sedi sia abbastanza piccolo in relazione allo smusso r del cuscinetto. I cataloghi dei costruttori specificano i valori dei raggi di raccordo, le altezze di spallamento e le dimensioni delle gole discarico sostitutive dei raccordi. Compensazione del gioco nei cuscinetti a sfere La rumorosità dei cuscinetti a sfere, dipende dal gioco; talvolta si può diminuire l intensità prevaricandoli con molle a stella o a tazza in modo da assicurare un gioco praticamente nullo. IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 21

23 Montaggio e applicazioni di cuscinetti radiali obliqui ed a rulli conici Nei cuscinetti radiali obliqui ad una corona di sfere e nei cuscinetti radiali a rulli conici, un carico radiale genera sempre una componente assiale che deve essere equilibrata da una forza diretta in senso opposto. Questi cuscinetti vanno pertanto montati in coppia e a contrasto. Montaggio a contrasto si definisce quello in cui un cuscinetto provvede alla guida assiale dell albero in un senso, mentre l altro vi provvede nel senso opposto. Montaggio ad O di una coppia di cuscinetti radiali obliqui a una corona di sfere. Nel montaggio a contrasto ad O la registrazione va effettuata agendo sugli anelli interni. IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 22

24 Montaggio ad X di una coppia di cuscinetti radiali obliqui a una corona di sfere. IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 23

25 Nel montaggio a contrasto ad X la registrazione va effettuata agendo sugli anelli esterni. Montaggio ad O di una coppia di cuscinetti radiali a rulli conici. IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 24

26 Nel montaggio a contrasto ad O la registrazione va effettuata agendo sugli anelli interni. Montaggio ad X di una coppia di cuscinetti radiali a rulli conici. IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 25

27 Nel montaggio a contrasto ad X la registrazione va effettuata agendo sugli anelli interni. Per entrambi i tipi di cuscinetto l eventuale allungamento dell albero rispetto al supporto può causare per effetto di un aumento di temperatura: a) un aumento del gioco assiale in caso di montaggio ad O b) una diminuzione del gioco assiale (fino all inceppamento) in caso di montaggio ad X Registrazione assiale La registrazione assiale di funzionamento va prevista, di regola, agendo sugli anelli non rotanti, almeno uno dei quali deve essere montato con accoppiamento di scorrimento. La registrazione del gioco assiale deve sempre essere molto accurata. Quanto più il gioco viene limitato dalla registrazione, tanto più aumenta la rigidità del sopporto. D altra parte però la riduzione eccessiva causa un aumento della temperatura di funzionamento. IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 26

28 Un metodo molto impiegato per la registrazione del gioco assiale, prevede l utilizzo di dischi disponibili in diversi spessori. Il rilevamento dello spessore totale necessario si avvale di diversi metodi che rimandiamo ai momenti di esperienza pratica in azienda. Spallamenti per i cuscinetti radiali a rulli conici IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 27

29 Con il miglioramento del livello costruttivo che ne facilita il montaggio, i cuscinetti obliqui possono essere utilizzati anche in coppia, aumentando in questo modo il valore di carico sopportabile. IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 28

30 Montaggio e applicazioni dei cuscinetti assiali Quando le spinte assiali sono elevate è conveniente ricorrere a cuscinetti specifici assiali detti anche reggispinta a sfere, a rulli, ecc. L esempio seguente mostra come deve essere fondamentalmente concepito il montaggio di un cuscinetto assiale. Il montaggio corretto di questi cuscinetti, a semplice o a doppio effetto, richiede tre condizioni essenziali: a) le ralle devono essere entrambe centrate in quadratura (ortogonali) rispetto all'asse di rotazione. Se è non si può fare affidamento sul requisito della quadratura, conviene ricorrere a cuscinetti con sede sferica; b) la ralla per alloggiamento deve presentare un gioco nella sede; IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 29

31 c) le superfici d'appoggio delle ralle devono essere ampie: come regola generale gli spallamenti Cuscinetti a rullini Si tratta di cuscinetti muniti di rulli cilindrici molto lunghi rispetto al diametro, allo scopo di limitare l'ingombro radiale mantenendo una capacità di carico molto grande. Un'ulteriore guadagno di spazio si può conseguire con l'eliminazione dell'anello interno di questi cuscinetti, nel qual caso la pista di scorrimento dei rullini era ricavata direttamente sull'albero. In certi casi si ricorre addirittura alle sole gabbia portanti i rullini, eliminando anche l'anello esterno. Queste soluzioni richiedono ovviamente un adeguato indurimento superficiale un'accurata rettifica delle piste sull'albero e nell'alloggiamento, con rugosità Ra non superiore a 0,2 micron. I cuscinetti radiali a rullini non hanno capacità di carico assiale; si costruiscono però cuscinetti a rullini adatti a sopportare carichi esclusivamente assiali. IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 30

32 Organi di tenuta e collegamento Si tratta di componenti di componenti che rendono solidale due o più pezzi fra loro allo scopo di ottenere il giusto posizionamento e la eventuale trasmissione del moto tra i pezzi collegati. Linguette UNI Sono dei parallelepipedi di acciaio dolce R 60 N/mm 2 che inseriti nelle apposite cave di albero e mozzo li rendono solidali radicalmente in modo che ruotino insieme. E importante che non ci sia gioco torsionale sensibile tra cave e linguetta per impedire fenomeni di urti che facilitino la rottura (taglio) della linguetta. In trasmissioni importanti si può avere la presenza in luoghi opportuni di una o più linguette sottodimensionate in modo da salvaguardare in caso di anomalia organi più importanti. Chiavette Sono simili alle linguette ma con una superficie superiore leggermente inclinata in modo da essere bloccata sul fondo delle semicave e trasmettere il moto per attrito. A causa di molteplici controindicazioni le chiavette vengono usate molto raramente. N.B. : spesso nei reparti di montaggio si usa chiamare chiavette anche le linguette Spine Sono elementi di forma cilindrica o conica che alloggiati negli appositi fori (spesso eseguiti in opera) rendono solidale torsionalmete ed assialmente due pezzi diversi. Abbiamo molte tipologie di spine studiate per diverse problematiche, le più comuni sono: - spine cilindriche dolci per riferimento e collegamento UNI spine cilindriche dure (temprate) per riferimento UNI 6364, da diametro 8 mm si può avere la presenza di un foro filettato molto utile per l estrazione della spina. - spine elastiche UNI , sono cilindretti cavi in acciaio per molle che si possono restringere in fase di introduzione adattandosi a fori non particolarmente finiti. Questo permette la foratura dei pezzi prima dell assemblaggio. - Spine coniche UNI , sono le spine di riferimento per eccellenza che si usano per lavori in opera dopo importanti registrazioni. La forma conica permette l uso di alesatori manuali IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 31

33 Anelli elastici Sono anelli tagliati costruiti in acciaio per molle e temprati; di forma opportuna per essere introdotti in appositi alloggiamenti (cave) ed eseguire il bloccaggio assiale di due organi. Anelli per esterni UNI Hanno due fori che permettono tramite apposite pinze allargatrici lo scavalcamento del diametro esterno dell albero e l alloggiamento dell anello nell apposita cava. Anelli per interni UNI Sono costruiti in modo che tramite apposite pinze stringitrici vengono introdotti nel foro ed alloggiati nell apposita cava. Per ottenere l eliminazione completa del gioco assiale si usano spesso rosette di aggiustaggio o elastiche. Per verificare il corretto inserimento dell anello nella cava occorre fare ruotare l anello, se ruota è entrato completamente. Copiglie UNI 1336 Sono spine in due metà in acciaio dolce che introdotti in appositi fori ed opportunamente deformate diventano solidali con esse. Possono avere funzioni di riferimento assiale. es. perni per bracci snodati di scavatrici Possono avere funzione di controllo della rotazione es. dado ad intaglio con vite forata Calettatori conici Sono dispositivi che sfruttano la deformazione dei diametri interni ed esterni tramite un collegamento conico permettendo di rendere solidale, in senso assiale e torsionale un albero con un foro per esempio di puleggia o ruota dentata. Non necessitano di particolari precisioni nei diametri di alloggiamento ma le loro dimensioni e costo ne frenano l impiego. IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 32

34 Protezioni e organi di tenuta E' sempre necessario proteggere le parti interne di qualsiasi meccanismo contro gli agenti esterni. Le protezioni, possono essere striscianti o non striscianti. IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 33

35 Le protezioni non striscianti non possono essere a tenuta stagna, ma costituiscono un'ottima barriera contro la fuoriuscita del lubrificante e l'entrata di corpi estranei. Al posto dei "labirinti" ottenuti mediante lavorazione meccanica, vengono sempre più utilizzati i segmenti lamellari "FEY". IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 34

36 IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 35

37 IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 36

38 IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 37

39 IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 38

40 Una protezione del tipo "strisciante" molto impiegata, è realizzata mediante dischi commerciali denominati: IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 39

41 IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 40

42 IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 41

43 IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 42

44 In molti casi è necessario che il collegamento fra due organi possa assicurare anche la funzione di tenuta stagna: ciò significa che non deve esistere la possibilità di libero passaggio di fluidi e corpuscoli tra i due ambienti separati dal collegamento anche in presenza di un determinato valore di pressione. Tenuta statica e tenuta dinamica : la realizzazione della tenuta stagna incontra difficoltà diverse a seconda che le parti siano ferme (tenuta statica) o in moto relativo (tenuta dinamica). Esiste una tenuta statica, per esempio, nel collegamento testata-candela di un motore a scoppio; è invece dinamica la tenuta fra il cilindro (fermo) e il pistone (in movimento). Tenuta diretta e tenuta indiretta: la tenuta, statica o dinamica, si può ottenere mediante contatto diretto fra le superfici oppure in maniera indiretta, mediante il l'interposizione di guarnizioni di materiale deformabile sufficientemente elastico. La tenuta diretta richiede una lavorazione molto accurata delle superfici, le quali devono essere prive di irregolarità e devono mantenersi in perfetto parallelismo. Tenuta statica Una delle soluzioni più consuete consiste nell'utilizzo di anelli in gomma denominati O-Ring o più comunemente chiamati "OR". IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 43

45 IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 44

46 Guarnizioni liquide Particolarmente utilizzate per tenute stagne sono le guarnizioni ottenute mediante liquidi solidificanti, che permettono di resistere a considerevoli pressioni, temperature e oli. Nell'utilizzo di questi componenti occorre fare attenzione a: - corretta pulizia delle parti da assemblare - utilizzare la quantità di prodotto idonea - rispettare i tempi di assemblaggio IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 45

47 IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 46

48 Anelli di tenuta per organi rotanti La tenuta sugli alberi rotanti ha, in generale, il fine di proteggere le parti interne dall'introduzione della polvere o altri agenti e di impedire la fuoriuscita di olio o grasso lubrificante. Quando non esistono complicazioni dovute a differenze di pressione, si può ricorrere con successo agli anelli di tenuta a labbri chiamati anche "corteco" IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 47

49 Sugli anelli sono sempre indicati: a) diametro interno Es.= 95 mm b) diametro esterno Es.= 125 mm c) spessore Es.= 12 mm IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 48

50 Immagazzinaggio - gli anelli di tenuta devono essere immagazzinati in locali asciutti e non polverosi. E' buona norma conservarli nel loro imballo originale: saranno così protetti e sarà facile identificarli. Gli anelli di tenuta non devono assolutamente essere appesi a fili di ferro, chiodi o simili che danneggerebbero il labbro di tenuta. Montaggio - non è esagerato affermare che la maggioranza dei casi di perdite è dovuta a montaggio non accurato, durante il quale vengono in genere danneggiati l'anello o la superficie dell'albero. IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 49

51 IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 50

52 Organi di tenuta fluidi Guarnizioni assiali a labbro Sono guarnizioni studiate per la tenuta di fluidi su organi di movimento assiale es. steli di cilindri o pistoni idraulici o pneumatici La capacità di tenuta è generalmente unidirezionale e sono spesso protetti da guarnizioni raschianti parapolvere Tenute frontali Sono tenute costruite in due pezzi: un pezzo montato sull albero rotante, l altro montato sulla carcassa fissa. La tenuta è ottenuta dal contatto frontale di due dischi normalmente uno in acciaio temprato o carburi duri, l altro disco è in graffite o in ceramica. Il contatto dei dischi è assicurato da una molla che preme il disco rotante contro il disco fisso. Queste guarnizioni usate normalmente nelle pompe centrifughe per acqua sono molto efficaci ma fragili e temono il calore e le impurità, occorre quindi in fase di montaggio operare con molta cautela e pulizia anche ambientale. Evitare collaudi prolungati a secco. MOLLE Sono organi metallici e non metallici che subiscono deformazioni elastiche apprezzabili sotto l azione di una forza ma che riprendono la loro dimensione primitiva quando l azione di questa forza cambia o cessa. Tutti i corpi posseggono proprietà elastiche e sono di conseguenza una molla ma sovente la loro deformazione elastica non è apprezzabile. Molle elicoidali Sono le più comuni ed utilizzate in molti campi. Sono di tipo a trazione o compressione e se le spirali sono dello stesso diametro e dello stesso passo hanno freccia (spostamento sotto carico) proporzionale al carico. IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 51

53 Molle a balestra Sono lamine di acciaio opportuno che si deformano elasticamente sotto carico P Molle a tazza Sono dischi in acciaio per molle che sotto carico tendono a cambiare forma: da conica a cilindrica. Sono usate per l eliminazione dei giochi assiali o nei sistemi di finecorsa assiali. P P Elastomeri Sono cilindri di gomma sintetica che sotto carico tendono a deformarsi in modo elastico. Sono usati nei meccanismi paracolpi e come ammortizzatori di vibrazioni (silent bloc). IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 52

54 ORGANI DI TRASMISSIONE DEL MOTO Cinghie e pulegge E il più antico modo di trasmettere il moto a distanza. In origine si usavano funi di canapa e tamburi in legno, poi fettucce di cuoio e pulegge piane o a forma di botte. Oggi si usano cinghie a sezione trapezoidale montate singolarmente o in serie fino a sei. Queste cinghie sono di diverse sezioni e disponibili fino ad una lunghezza (sviluppo) di oltre 2 metri. Al variare dei diametri delle pulegge variano i parametri della trasmissione (vedi capitolo trasmissione del moto dispensa 1). E sempre necessario un sistema di tensionamento delle cinghie per permettere il montaggio e lo smontaggio delle stesse ed il giusto attrito cinghia puleggia per trasmettere il momento torcente applicato. Catene e ruote dentate Quando il momento torcente da trasmettere è molto elevato o è importante la fasatura del moto si ricorre a cinghie dentate o a catene a rulli. ES. comando degli assi a camme per valvole cilindro. Le catene a rulli sono organi flessibili formate da rulli liberi collegati tra loro da bielle in lamiera e tenuti da ribattini in acciaio dolce o rame. La distanza tra un rullo e il successivo è detto passo. Le trasmissioni possono essere con catene singole doppie o triple ed i parametri di trasmissione seguono le solite regole generali. Ruote dentate per catene Sono dischi con opportuna dentatura che collegano la catena all albero motore o condotto. E ovvio che la forma e le dimensioni dei denti deve essere compatibile con la catena stessa. Le trasmissioni a catena necessitano per un corretto funzionamento di un opportuna lubrificazione: con grasso per basse velocità, con olio per velocità elevate. Nel montaggio di trasmissioni con cinghie o catene è importante che tutti gli organi siano perfettamente allineati per avere un buon rendimento nella trasmissione per evitare cosi usure precoci nei componenti. IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 53

55 Ruote dentate per ingranaggi Quando la trasformazione e trasmissione del moto deve avvenire in spazi contenuti si usano apparecchiature compatte come riduttori di velocità, cambi di velocità ecc. La trasformazione avviene tramite l ingranamento delle ruote dentate. Una coppia di ruote dentate si chiama ingranaggio. I denti che trasmettono il moto sono di forma opportuna (evolvente di cerchio) per creare il minimo attrito possibile nel momento di contatto e trasmettere il massimo sforzo. La dimensione dei denti dipende da fattori geometrici Es. numero dei denti in presa, larghezza della ruota dentata, ecc. Ma soprattutto dal momento torcente da trasmettere tutte le dimensioni dell evolvente dipendono dal modulo M che è il parametro principale di un igranaggio M= Dp z M = modulo D p = diametro primitivo Z = numero di denti Quando una ruota dentata viene ricavata direttamente sull albero (in genere motore) prende il nome di pignone. E possibile trasformare il moto rotatorio in moto lineare ingranando un pignone con un asta dentata. La dentatura di quest ultima assume la forma di trapezio e l asta stessa viene chiamata cremagliera. Per ovviare agli urti prodotti dall ingresso di un dente nell ingranaggio si costruiscono le ruote con denti inclinati ma con l effetto di produrre spinte assiali sugli alberi (assi) che vanno opportunamente contrastate con cuscinetti reggispinta assiali o combinati. Trasmissione vite senza fine e ruota coniugata o corona dentata. Immaginiamo di costruire un pignone con un solo dente e con inclinazione tale da diventare un filetto continuo come una vite. Facciamo ingranare questo dente in una ruota dentata (corona dentata) il cui asse è ortogonale a quello della vite. A questo punto la corona avanza di un dente ogni giro di vite. Vantaggi Grande riduzione del numero di giri in uscita (elevato rapporto di trasmissione) Silenziosità dell ingranamento Basso costo di esecuzione (solo 2 assi) Svantaggi Inferiore rendimento rispetto ad ingranaggio ad assi paralleli Maggiore usura dei denti Gli svantaggi sono dovuti dall attrito radente nel contatto tra i denti. IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 54

56 Alberi di trasmissione Servono per trasmettere il moto da una apparecchiatura all altra poste su piani diversi ma con piccole differenze di asse. Sono formati in genere da: - un cilindro cavo che trasmette il moto - due sistemi di calettamento per ricevere e trasmettere il moto - due giunti per compensare disassamenti anche in fase di esercizio. Questi giunti possono essere costruiti in molti modi diversi e prendono il nome di cardanici, omocinetici, con elementi in gomma, ecc. Questa trasmissione non produce (a parte il rendimento) variazioni dei parametri del moto: stessa velocità di rotazione e stesso momento torcente sia in entrata che in uscita. Bielle Servono per trasmettere moti lineari alternati o trasformare il moto da rotatorio a lineare alternato e viceversa. Sono formate da una giunzione che riceve il moto (occhio di biella) da un altra che lo cede (piede di biella) collegate da un asta. IMPORTANTE: il collaudo di una trasmissione è in genere un operazione molto pericolosa. Prima di avviare tale operazione occorre porre in opera tutte le protezioni attive e passive previste (es. carter, micro di sicurezza, ecc.). Fare molta attenzione ai possibili inconvenienti di primo avviamento (es. parti non assiepate correttamente, viti non strette). Sgombrare la zona da attrezzi, stracci, e quanto altro che spostandosi potrebbero interferire con gli organi in movimento. IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 55

57 Documenti di montaggio Il personale addetto al montaggio viene fornito di norma oltre che di informazioni verbali anche di documenti cartacei che contengono le informazioni per svolgere correttamente il proprio compito. Esse sono: - disegni complessivi dell apparecchiatura o parte di essa da assiemare. - schemi di eventuali impianti elettrici pneumatici, idraulici da cablare a bordo macchina - esplosi (disegni complessivi tridimensionali) molto utili soprattutto in fase di riparazione - ordine di montaggio riportante il tipo e il numero delle macchine da assiemare e sovente la data di consegna richiesta. - distinta di montaggio formata dall elenco e dalle quantità di: - pezzi a disegno - componenti commerciali - materiali semilavorati diversi - lubrificanti e altri simili - targa di immatricolazione che debitamente compilata in genere comprende: - tipo di macchina - numero di immatricolazione - caratteristiche tecniche importanti - caratteristiche elettriche come tensione (V) assorbimento (A) potenza (kw) - data di montaggio Certificato di collaudo E il documento con cui l addetto alla prova finale dell apparecchiatura (spesso lo stesso montatore) certifica l esito positivo della prova stessa indicando il valore rilevato dai parametri richiesti come l assorbimento elettrico sotto carico, la rumorosità in esercizio, il numero di giri in uscita, ecc. Certificato di conformità E il documento che garantisce che nelle costruzioni di serie l apparecchiatura sia stata progettata e costruita secondo le direttive europee ed ovviamente riporta i dati della targa di immatricolazione. IAL CENTRO PER L AUTOMAZIONE E LA MECCANICA 56