Collegamenti albero-mozzo

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1 Collegamenti albeo-mozzo I collegamenti albeo-mozzo tasmettono il momento tocente e il moto otatoio dall albeo al mozzo o vicevesa. In alcuni casi, come, pe esempio, nel caso siano pesenti uote dentate, tali accoppiamenti tasmettono anche foze di taglio e momenti flettenti. L accoppiamento di albeo e mozzo può avvenie in divesi modi. In questa sede è stata pesentata la pocedua geneale pe il dimensionamento di un accoppiamento fozato. Fanco Concli I collegamenti albeo-mozzo tasmettono il momento tocente e il moto otatoio dall albeo al mozzo o vicevesa. In alcuni casi, come, pe esempio, nel caso siano pesenti uote dentate, tali accoppiamenti tasmettono anche foze di taglio e momenti flettenti. Genealmente impediscono movimenti elativi in diezione tangenziale ma possono, in alcuni casi, tasmettee anche foze assiali. A seconda di come si tasmette la foza ta albeo e mozzo, è possibile distinguee ta collegamenti pe attito, ad accoppiamento di foma, ad accoppiamento di foma con pecaico, ad accoppiamento di mateiale. È inolte possibile una classificazione in accoppiamenti dietti (se il momento tocente è tasmesso diettamente o accoppiamenti indietti (qualoa si utilizzino elementi intemedi ta albeo e mozzo. In questa sede ci occupeemo degli accoppiamento dietti pe attito (fozamenti e, nella possima puntata, degli accoppiamenti indietti di foma (chiavette e linguette.il pimo passo nella pogettazione di un collegamento, è sempe la scelta del tipo di accoppiamento più adeguato; la tabella mosta, pe diffeenti condizioni, le miglioi soluzioni pogettuali. Calettamenti pe attito I collegamenti pe attito, come indica il nome, sfuttano l attito ta i due componenti. Assicuando una foza nomale alle supefici, tipicamente attaveso la scelta di oppotune tolleanze dimensionali che gaantiscano un intefeenza, e sfuttando il coefficiente di attito, si assicua una foza tangenziale all intefaccia tale da gaantie la tasmissione del momento tocente pescitto. La foza di attito F R da tasmettee all intefaccia albeo mozzo deve essee infeioe alla foza di scoimento F u tenuto conto di un oppotuno coefficiente di sicuezza. Fu FR FN in cui μ appesenta il coefficiente di attito. i noti che F R può coispondee alla foza tangenziale F u nel caso si volesse tasmettee un momento tocente o alla foza assiale F a nel caso si volesse tasmettee un caico assiale (fig.. Come già accennato, il metodo più utilizzato pe podue la foza nomale è quello di fae icoso a un accoppiamento con intefeenza o accoppiamento calettato fozato. Il momento tocente tasmissibile isulta T DL pf R F F TAB. - INDICAZIONI PER LA CELTA DEL TIPO DI COLLEGAMENTO ALBERO-MOZZO Adatto pe Pe attito Adatto pe Pe attito Ad accoppiamento di foma Momenti tocenti bassi Accoppiamento bloccato alla pessa, chiavetta concava, anello di tolleanza facilmente smontabile Accoppiamento bloccato alla pessa, accoppiamento conico, bussola conica, giunzione con olio in pessione, elemento di seaggio con molla ad anello, ondelle a calettamento fozato Linguetta, pofilo scanalato, stiato e a poligono Momenti tocenti unilateali, altenati Momenti tocenti altenati elevati o momenti tocenti impulsivi, pe esempio fissaggio di volani Mozzi coti con momento tocente elevato e albeo spostabili Accoppiamento stabile, accoppiamento bloccato alla pessa, chiavettta concava, anello di tolleanza Accoppiamento stabile tasvesale, accoppiamento bloccato fozato a caldo, collegamento con olio in pessione Accoppiamenti bloccati fozati a caldo con polvee di caboundum da applicae successivamente su albeo liscio egolabile nel senso della otazione a paete sottile Chiavetta concava, accoppiamento bloccato alla pessa, bussola conica, elemento di seaggio con molla ad anello Chiavetta concava, accoppiamento bloccato alla pessa, accoppiamento conico, bussola conica, ondelle a calettamento fozato Rondelle a calettamento fozato Pofilo stiato Pofilo stiato 44 Ogani di tasmissione - maggio 04

2 Fig. - Distibuzione della pessione supeficiale con: a calettamento fozato alla pessa; b accoppiamento fozato; c calettamento con chiavetta. Fig. - ollecitazioni intene in un calettamento fozato cilindico. in cui P F appesenta la pessione di assemblaggio ed L F la lunghezza dell accoppiamento, mente la foza tasmissibile assialmente isulta F DL pf a F F I calettamenti fozati possono essee ealizzati mediante iscaldamento del mozzo e/o il affeddamento della pate estena. Nei calettamenti fozati, gli sfozi sono distibuiti in sugli spessoi di albeo e mozzo come mostato in figua. Nel caso di mateiali duttili, è possibile aivae a un supeamento locale del limite di snevamento. aà, peciò, possibile distinguee ta esecuzione elastica, in cui tutti gli sfozi imangono sotto il limite di snevamento o esecuzione elastoplastica in cui si ammette una plasticizzazione paziale fino al 30% del volume. In pima appossimazione l albeo viene modellato come un cilindo pieno, mente il mozzo come un cilindo cavo. Le leggi che descivono lo stato di sfozo in un cilindo valgono p a _ R p + R t Con A D/d Applicando le oppotune condizioni al contono, è possibile icavae, pe la supeficie estena dell albeo e pe quella intena del mozzo, le sollecitazioni massime (tabella. Tab. - ollecitazioni all intefaccia albeo-mozzo. σ / (d/ - p σ M - p σ t / (d/ 0 p a + TM σ / (d/ - p σ t / (d/ - p Albeo σ A - p σ ta - p Ricodando la legge di Hooke, lo stato di defomazione vaà E ( ta ta A E ( tm tm M Le vaiazioni di diameto dei due elementi vaanno dunque d d A M pd E ( + pd a E A calettamento avvenuto i diameti dei due elementi coincideanno, pe cui d + d d + d A A M M da cui è possibile icavae l intefeenza elastica minima i d d el,min A M pd E a + + A questo punto è anche possibile tenee conto dell effetto della ugosità supeficiale: all atto del fozamento, infatti, le aspeità supeficiali dovute alla ugosità vengono icalcate povocandone una defomazione plastica. Nella patica pogettuale si considea imin iel,min + R pa+ R pm inec Pe gaantie il fozamento, di solito, si scelgono delle tolleanze adeguate secondo la nomativa IO. È poi oppotuno veificae che, anche con la massima intefeenza possibile pescitta (ovveo quando il mozzo ha diameto minimo e l albeo ha diameto massimo, sia l albeo sia il mozzo si mantengano in campo elastico. Petanto, data l intefeenza massima i el, i,io (R pa + R pm la pessione massima isulteà p p (i el, / iel, min da cui saà possibile calcolasi lo sfozo adiale σ e quello tangenziale σ t sia pe l albeo sia pe il mozzo. Questi, combinati con un citeio multiassiale (pe esempio Guest-Tesca, pemetteanno di valutae che il limite di snevamento del mateiale non venga supeato. maggio 04 - Ogani di tasmissione 45

3 Tab. 3 - ollecitazioni intene in un calettamento fozato cilindico. σ M, tm, p a + * GT,M p a Albeo σ A, σ ta, Tab. 4 - Dati pe icavae gli scostamenti in accodo con IO. σ* GT, A p Tonando all esempio intodotto nelle puntate pecedenti, si pensi di vole accoppiae la uota dal diameto minoe all albeo tamite fozamento anziché lavoala di pezzo. La coppia da tasmettee è pai C 600 Nm. Pensando di avee un diameto nominale dell albeo pai a d 0 mm un diameto esteno del mozzo D 0 mm e una lunghezza dell accoppiamento pai a L 50 mm, il pimo passo è quello di calcolae la pessione necessaia. Ammettendo un coefficiente di attito f 0,, la pessione ichiesta isulta C p,5mpa dlf L intefeenza minima necessaia isulta essee i pd a E el,min 4m Ammettendo poi una ugosità R pa R pm R p.6 μm si ottiene un intefeenza necessaia inec iel,min + 4R p 0,4m A questo punto si ende necessaio scegliee in maniea coetta l accoppiamento. Innanzitutto, è utile icodae che l utilizzo delle tolleanze è finalizzato a gaantie il coetto accoppiamento dei componenti. tabilie una tolleanza dimensionale significa indicae i limiti ento i quali può vaiae una deteminata dimensione. i definiscono Dimensione nominale (D n, d n la dimensione teoica indicata a disegno; Dimensione limite massima (D, d massima dimensione ammessa; Dimensione limite minima (D min, d min minima dimensione ammessa; costamento supeioe (E s D D n, e s d d n diffeenza ta la dimensione limite massima e la dimensione nominale; Fig. 3 - Definizione delle gandezze. costamento infeioe (E i D min D n, e i d min d n diffeenza ta la dimensione limite minima e la dimensione nominale; Tolleanza (IT D D min, IT d d min diffeenza ta la dimensione limite massima e la dimensione limite minima. Assegnati la tolleanza e uno dei due scostamenti, i limiti di vaiabilità dimensionale dei componenti isultano univocamente assegnati. Convenzionalmente si definisce la linea dello zeo come coispondente alla dimensione nominale. L ampiezza del campo di tolleanza è deteminata, nel sistema IO, dal gado di tolleanza nomalizzato (IT. Esistono 0 gadi di tolleanza nomalizzati, denominati con le sigle da IT0 a IT8. L ampiezza del campo di tolleanza è funzione (disceta 46 Ogani di tasmissione - maggio 04

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5 di due paameti: la dimensione nominale e la classe di tolleanza IT, come mosta la tabella 4. La posizione della tolleanza ispetto alla linea dello zeo è designata da una lettea che indica il valoe dello scostamento di ifeimento. Lo scostamento di ifeimento può essee, a seconda dei casi, o lo scostamento supeioe o quello infeioe. Esistono 7 posizioni nomalizzate nel sistema IO designate con lettee da A a ZC pe foi e da a a zc pe albei. Lo scostamento di ifeimento pe i foi è quello infeioe pe le posizioni da A ad H quello supeioe pe le posizioni da K a ZC (fig.3. In paticolae ci si ifeià, in questo caso, a un accoppiamento foo-base, ovveo un accoppiamento in cui il foo viene scelto in posizione H. Utilizzando la tabella 4 e pensando di fae sia albeo che foo in classe IT6 ( μm (tabella 3 (a cui coisponde la ugosità R pa.6 μm e utilizzando un accoppiamento foo base H6, in accodo con le definizioni degli scostamenti, si ottiene E i 0, E s μm. Volendo oa che l intefeenza, anche nel caso di diameto minimo dell albeo e massimo del foo sia supeioe a 0.4 μm pe gaantie il fozamento e, quindi, la coetta tasmissione della coppia, si dovà scegliee la classe dell albeo tale pe cui e i E s μm μm. i dovà petanto scegliee una posizione 6 a cui coisponde uno scostamento infeioe pai a e i 54 μm. Data la classe di tolleanza IT6, lo scostamento supeioe vaà e s e i + μm 76 μm L intefeenza minima saà pai a.i min e i E s 3 μm, mente quella massima a i e s E i 76 μm Un accoppiamento H6/6 è ealizzabile tamite accoppiamento a feddo con pessa. Come detto, a questo punto, è oppotuno fae una veifica sull eventuale snevamento dei componenti. Gli sfozi su albeo e mozzo possono essee calcolati passando pe la pessione massima, a sua volta legata all intefeenza massima i i (R + R 69,6m p el,,io pa pm p i el,.4mpa i el,in Fig. 4 - costamenti fondamentali. σ M, -.4 MPa tm, p a MPa Albeo σ A, -.4 MPa σ ta, -.4 MPa Come si vede, lo sfozo di confonto imante ento un valoe accettabile pe un acciaio. Conclusioni L accoppiamento di albeo e mozzo può avvenie in divesi modi. In questa sede è Bibliogafia. G. Niemann, H. Winte, B.-R. Hoehn, Manuale degli ogani delle Macchine, edizione italiana a cua di Tecniche Nuove. G. Belloni, A. Lo Conte Lezioni di costuzione di macchine, Hoepli Fig. 5 - Accoppiamento H6/6. stata pesentata la pocedua geneale pe il dimensionamento di un accoppiamento fozato. Dopo ave deteminato la pessione necessaia a gaantie il fozamento, si sono deteminate le tolleanze che la gaantiscono. A valle è sempe indicata una veifica di snevamento dei componenti. Nella possima puntata, si mosteanno gli accoppiamenti di foma. RIPRODUZIONE RIERVATA 3. Piemaia Davoli, Laua Vegani, tefano Beetta, Maio Guagliano, egio Baagetti, Costuzione di macchine, McGaw Hill 4. Baldassini Luigi, Vademecum e disegnatoi e tecnici, Hoepli Ogani di tasmissione - maggio 04