Programma delle lezioni

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1 Programma delle lezioni Collegamenti: - filettati - smontabili non filettati - chiodati - saldati del Prof. Dattoma Supporti per componenti rotanti (Cuscinetti) Trasmissioni meccaniche Letture su complessivi di macchine

2 Collegamenti Nelle macchine e ambienti industriali, la necessità di - trasmettere il moto o le forze fra parti meccaniche - limitare o impedire il movimento di una parte rispetto ad un altra (vincoli o punti fissi) viene realizzata attraverso sistemi o metodi di collegamento nei quali sono presenti componenti meccanici che svolgono delle funzioni elementari importanti Si tratta per lo più di componenti normalizzati (cioè realizzati secondo degli standard ben precisi) e di dimensioni unificate 2

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4 I collegamenti smontabili (o temporanei) Un collegamento si definisce smontabile quando le parti unite possono essere separate e recuperate, ossia quando è possibile disassemblare il collegamento senza danneggiare gli elementi di collegamento e le parti collegate Esempi di collegamento smontabile: Collegamenti filettati Chiavette Linguette Scanalati Spine coniche ed elastiche Chiavette trasversali Anelli elastici 4

5 Classificazione dei collegamenti in base al principio di funzionamento Per attrito Per ostacolo Per attrito e ostacolo Per fusione e incollaggio 5

6 Collegamenti per attrito L accoppiamento vite-madrevite è molto diffuso tra gli organi meccanici e svolge essenzialmente due funzioni: - organo di trasmissione trasformazione del moto rotatorio in moto di traslazione (vite di manovra) - organo di collegamento per la trasmissione di uno sforzo 6

7 Il tipo più diffuso di giunto rigido è il giunto a dischi o a flange, la cui forma e dimensioni sono normate dall'uni 7

8 Gli elementi filettati Superficie filettata: superficie ottenuta facendo ruotare e traslare di moto uniforme una figura piana (generatrice della elicoide) a contatto con: la superficie esterna di un cilindro o di un cono la superficie interna di un cilindro o di un cono vite madrevite 8

9 Collegamenti filettati: nomenclatura VITE MADREVITE Vite + madrevite accoppiamento filettato La rotazione relativa dei due elementi provoca uno scorrimento assiale relativo degli stessi. Si definisce avanzamento L (al giro) lo scorrimento assiale relativo di vite e madrevite a fronte di una rotazione relativa dei due elementi intorno all asse comune di

10 la vite Il risalto a sezione costante così ottenuto, si avvolge secondo un elica e prende il nome di filetto (pane o verme). La parte della superficie, cilindrica o conica, non intaccata dalla filettatura viene detta superficie di nocciolo 10

11 Elementi principali di una filettatura p h tgϕ= πd Elica: curva nello spazio descritta da un punto soggetto a due moti uniformi simultanei, circolare e rettilineo, su una superficie cilindrica o conica Passo dell elica P h (o della filettatura o effettivo): distanza assiale tra due punti consecutivi dell elica che si trovano sulla medesima generatrice del cilindro o del cono Angolo di inclinazione dell elica ϕ: angolo formato dalla tangente all elica e da un piano perpendicolare all asse del cilindro o del cono 11

12 Forma del filetto Si definisce Profilo della filettatura la figura piana risultante dalla intersezione della superficie filettata con un semipiano avente per origine l asse della vite (o della madrevite) può essere: triangolare, a sezione trapezia, a dente di sega, rettangolare, tondo, In genere il profilo triangolare è quello comunemente usato nelle filettature di collegamento. Gli altri profili trovano impiego soprattutto nelle filettature destinate ad organi di manovra 12

13 Profilo ideale (altezza H) Profilo nominale (altezza h1) Nelle filettature triangolari il profilo ideale della filettatura è individuato da un triangolo generatore di altezza H. Il passo della filettatura è proporzionale all altezza H. 13

14 Angolo del filetto α : angolo al vertice del triangolo generatore Asse del filetto: bisettrice del triangolo generatore. Asse della filettatura: retta perpendicolare all asse del filetto giacente nel piano del profilo e passante per i punti di intersezione delle parallele all asse del filetto sui fianchi del filetto. Passo del profilo o apparente: distanza assiale tra due punti omologhi della filettatura 14

15 Diametro nominale: diametro di cresta del filetto della vite oppure diametro di fondo del filetto nella madrevite Il diametro nominale coincide (ad eccezione delle filettature GAS) col diametro esterno dell elemento filettato È una grandezza importante perché è utilizzata per la designazione convenzionale della filettatura e della vite N.B. Nel caso di una filettatura conica i vari diametri variano da punto a punto della filettatura, e per convenzione, si intendono misurati ad una distanza prefissata di riferimento 15

16 Filettatura ad n principi: La filettatura generata dalla traslazione elicoidale di un solo triangolo si dice a 1 principio; quella generata da n figure piane uguali contigue assialmente sul medesimo elemento si dice a n principi. Pertanto si definisce il passo dove P h = P n n= numero di principi o filetti P h = passo della filettatura (o passo effettivo) P = passo del profilo (o passo apparente) Normalmente le filettature usate negli organi di collegamento sono ad un principio 16

17 Senso di avvolgimento dell elica: verso secondo cui l osservatore posto ad un estremità vede allontanarsi il filetto facendo ruotare la vite (o madrevite); la vite è destra se il senso è orario, sinistra nell altro caso. Normalmente le filettature impiegate per gli organi di collegamento sono destre. Lunghezza di avvitamento: corrisponde alla porzione di vite che va a contatto con la madrevite e viene misurata in lunghezza nella direzione dell asse. Nelle viti di collegamento è dell ordine di volte il diametro nominale. 17

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20 Il profilo ideale è un triangolo equilatero con lato uguale al passo P. Il profilo nominale differisce dal profilo ideale per la presenza di troncature e raccordi. Le dimensioni che proporzionano la forma del profilo nominale sono espresse in funzione del passo P. Questo tipo di filettatura, prevedendo un gioco tra vite/madrevite, non assicura collegamenti a tenuta stagna. 20

21 Filettature metriche ISO: designazione Il sistema di filettature metriche ISO definisce un insieme di diametri nominali unificati. I diametri nominali sono divisi in 3 gruppi: a, b e c. Nella progettazione sono consigliati i diametri del gruppo a, mentre quelli degli altri due gruppi debbono limitarsi alla seconda o terza scelta. A ciascun diametro nominale è sempre associato un valore di passo detto grosso e uno o più valori di passo detti fini. Le filettature a passo grosso presentano una maggiore resistenza del filetto e sono perciò consigliabili per materiali con bassa resistenza a trazione (ottone, alluminio). Sono usate anche quando non vi siano particolari esigenze di precisione e per collegamenti rapidi. 21

22 Numeri normali Diametri nominali Vengono ricavati come serie geometriche di ragione, rispettivamente 5 10 = = 2010 = 4010 = 1,6 1,25 1,12 1,06 22

23 Caso 1: Unificate a passo grosso M diametro nominale (mm) Filettature metriche ISO: designazione Esempio: M10 Caso 2: Unificate a passo fine M diametro nominale (mm) x passo della filettatura (mm) Esempio: M10x1 Caso 3: Non unificate diametro nominale (mm) x passo della filettatura (mm) M Filettatura a più principi: M20 x L 3 P 1.5 ove L è il passo dell elica o della filettatura e P è il passo del profilo (2 principi) Filettatura con elica sinistra: M12 x 1.25 LH Esempio: 10x0.5 M 23

24 Il profilo generatore è un triangolo isoscele z = numero di principii di designazione Diametro nominale in pollici W Diametro nominale in pollici x numero di filetti su una lunghezza assiale di 1 W 24

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26 Filettature GAS Le norme UNI ISO 228 e UNI ISO 7 prevedono due tipi di filettature GAS: 1. Filettatura per tubazioni non a tenuta stagna sul filetto: vite cilindrica + madrevite cilindrica 2. Filettatura per tubazioni a tenuta stagna sul filetto: vite conica + madrevite cilindrica o conica impiegata nei raccordi dei tubi di gas commerciali 26

27 Nelle filettature GAS il diametro nominale è convenzionale nel senso che non corrisponde al diametro esterno della filettatura ma è il diametro interno del tubo che porta all esterno la filettatura con quel diametro. 27

28 Filettature GAS: designazione 1. Filettatura cilindrica per accoppiamenti non a tenuta stagna sul filetto G diametro nominale (pollici) Nel caso di filettatura esterna la normativa prevede due classi di tolleranza (A e B) per il diametro esterno, medio e di nocciolo G diametro nominale (pollici) classe di tolleranza 28

29 2. Filettatura per tubazioni a tenuta stagna sul filetto Filettature interne cilindriche Filettature interne coniche Filettature esterne coniche Rp diametro nominale (pollici) Rc diametro nominale (pollici) R diametro nominale (pollici) 29

30 Filettature trapezie Trapezie: sono utilizzate in genere negli organi di manovra. Il profilo generatore è un triangolo isoscele con angolo del filetto di 30. Il gioco, inoltre, tra fondo del filetto della vite e cresta del filetto della madrevite è relativamente grande 30

31 Filettature trapezoidali: designazione Caso 1: filettatura ad un principio Tr diametro nominale (in mm) x passo del profilo (in mm) Caso 2: filettatura a più principi Esempio Tr 50 x 8 Tr diametro nominale (in mm) x passo dell elica (in mm) (P passo del profilo) Tr 50 x 24 (P8) LH LH sta ad indicare che la filettatura è sinistra 31

32 Filettature a denti di sega A denti di sega: il profilo generatore è un triangolo rettangolo con angolo del filetto di circa 30. Vengono usate nei collegamenti filettati tra tubi sottili soggetti a sforzi assiali elevati nel solo senso assiale. Il filetto ha infatti uno dei fianchi inclinato di solo 3, ed è questo fianco che meglio reagisce al carico assiale. Tra vite e madrevite è previsto un forte gioco assiale ed un centraggio sul diametro esterno. 32

33 Filettature per viti autofilettanti Filettature autofilettanti: il profilo generatore è un triangolo equilatero con angolo del filetto di circa 60. Il passo p = 0,5d Hanno l estremità a punta o piana. Autofilettanti perché la madrevite è ricavata per avvitamento della stessa vite. Naturalmente vengono impiegate su materiali teneri. Esempio tipico sono le viti da legno. 33

34 Rappresentazione delle filettature La norma UNI EN ISO 6410 stabilisce una rappresentazione convenzionale delle filettature Linea continua grossa per la cre sta del filetto e linea continua fine per il fondo del filetto Linea continua grossa per i tratti di inizio e fine filettatura Filettatura Il filetto incompleto è rappresentato con due segmenti a 45 con linea continua fine Nella vista perpendicolare all asse la circonferenza indicante la cresta del filetto viene rappresentata con linea continua grossa, mentre quella indicante il fondo deve essere rappresentata per circa 3/4 con linea continua fine La distanza tra le linee dovrebbe essere approssimativamente uguale all altezza del filetto, e comunque tale da evidenziare chiaramente la differenza tra le due linee. Si conviene di non rappresentare l eventuale smusso di imbocco in vista 34

35 Filettature non in vista (madrevite ) Secondo la norma UNI EN ISO 6410 le linee di cresta e di fondo vanno rappresentate mediante linee a tratti fini. Talvolta, per aumentare la chiarezza della rappresentazione, si utilizza una linea tratteggiata grossa (tipo E) per la cresta del filetto e una linea tratteggiata fine (tipo F) per il fondo del filetto. Per la vista perpendicolare all asse della filettatura la circonferenza indicante la cresta del filetto viene rappresentata con linea continua grossa, mentre quella indicante il fondo deve essere rappresentata per circa 3/4 con linea continua fine 35

36 MADREVITE IN SEZIONE VITE IN SEZIONE La cresta ed il fondo del filetto vanno disegnati con lo stesso criterio indicato per le filettature in vista La campitura deve terminare sulla linea indicante la cresta del filetto La vite non va sezionata; solo in casi eccezionali va evidenziata la particolarità: in questo caso la sezione della vite serve ad evidenziare il fatto che è forata 36

37 Accoppiamento filettato Nella rappresentazione di un accoppiamento filettato vale sempre il principio che, nel tratto di sovrapposizione, la vite copre la madrevite 37

38 Il collegamento filettato è un collegamento per attrito. La stabilità del collegamento filettato è assicurata dall attrito che si sviluppa fra le superfici dei pezzi da collegare, fra le superfici elicoidali dei filetti di vite e madrevite ed anche fra la testa della vite e il suo contatto 1 2 La vite risulta essere sollecitata a trazione. Le piastre da collegare a compressione 38

39 La sollecitazione assiale [ N / mm [ mm 2 2 ] A = verifica ] σ = P σ P A amm σ amm progetto Caso del bullone Per convenzione: per sola trazione - Sforzo di trazione (tende ad allungare) è positivo; 2 πd n - Sforzo di compressione è negativo A = 4 d n = 4P πσ amm

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41 La filettatura per asportazione di truciolo può essere eseguita con uno dei seguenti procedimenti: 41

42 Fabbricazione, rappresentazione e quotatura di un foro cieco filettato Il foro cieco filettato termina sempre con una superficie conica rappresentata convenzionalmente con un angolo di apertura di 120 La rappresentazione dei filetti incompleti può essere omessa La lunghezza utile di filettatura l in un foro cieco è almeno pari alla lunghezza di avvitamento più 3 volte il passo della filettatura 42

43 La lavorazione richiede più passate 43

44 Le filettature si quotano con riferimento al diametro nominale (ossia al diametro esterno) Il testo di quota deve riportare la designazione della filettatura 44

45 Per disimpegnare l utensile che genera la filettatura di una vite è necessario prevedere una gola sulla madrevite o una gola di scarico sulla vite 45

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47 o di pressione Grano di svito 47

48 È senza testa e con le estremità entrambe filettate (anche con passo diverso) La lunghezza di filettatura del lato radice è sempre inferiore a quella del lato gambo In genere l estremità del lato radice è smussata, quella del lato gambo bombata Vite Prigioniera 48

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50 altezza m dei dadi e delle teste delle viti. Si distinguono in Comuni m = 0,8 s Bassi m < 0,8 s Alti m = s s = larghezza del dado L altezza del dado va scelta in modo che si abbia rottura del gambo della vite prima di quella del filetto. La esperienza ha mostrato che il rapporto m/s cresce con il rapporto s/p. Pertanto per i dadi comuni il rapporto che rende adatta la scelta è s/p 10. Per passi fini occorrono dadi più alti. Se il dado non realizza questi rapporti si rompe prima della vite. La testa della vite si rompe per taglio, quindi il limite di resistenza si può assicurare per k = (0,4 0,5 ) s 50

51 Dispositivi contro lo svitamento spontaneo 51

52 0,75 52

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54 Classi di resistenza degli acciai da bulloneria e corrispondenza con i dadi secondo la tabella EN

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56 I collegamenti filettati: con Vite Mordente 1. La vite si impegna in un foro filettato (passante o cieco) 2. Nella piastra aderente alla testa della vite viene ricavato un foro passante liscio con eventuale smusso di imbocco e con diametro maggiore del gambo della vite 3. La lunghezza di avvitamento deve risultare inferiore alla lunghezza utile di filettatura della madrevite (foro cieco) Caratteristiche del collegamento Occupa poco spazio e richiede l accesso da un solo lato Inconveniente: Nel caso di frequenti smontaggi i filetti della madrevite possono usurarsi rapidamente (materiale tenero) 56

57 I collegamenti filettati: con Bullone 1. La vite deve avere una lunghezza di filettatura non eccessiva ma sufficiente per consentire il serraggio esercitato mediante il dado 2. I fori passanti lisci sono eseguiti con diametro maggiore di quello del gambo della vite Caratteristiche del collegamento È ingombrante e richiede l accesso da entrambi i lati Particolarmente adatto nel caso di frequenti smontaggi (la madrevite è il dado) 57

58 Osservazione La vite non deve lavorare a flessione È fondamentale che le due superfici, su cui poggiano la sottotesta della vite e il dado, siano quanto più possibile piane e parallele tra loro. Le superfici delle parti da collegare in un accoppiamento filettato devono essere, inoltre, di buona qualità 58

59 I collegamenti filettati: con Prigioniero 1. Il prigioniero è forzato dal lato radice nel foro filettato (passante o cieco), mentre nell altro è praticato un foro liscio passante di diametro maggiore di quello della vite dal lato gambo 2. Il serraggio delle parti si realizza mediante il dado che si avvita sulla parte filettata del lato gambo 3. La lunghezza di avvitamento del lato radice deve risultare inferiore alla lunghezza utile di filettatura della madrevite (foro cieco) Caratteristiche del collegamento Particolarmente adatto quando il materiale in cui è ricavato il foro filettato non sopporta frequenti svitamenti, non garantendo sufficiente resistenza dei filetti (in tal caso la vite dal lato radice resta forzata nella madrevite) 59

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