COLLEGAMENTI ALBERO-MOZZO 342 Introduzione I collegamenti albero-mozzo sono collegamenti smontabili che consentono di rendere solidali, rispetto alla rotazione attorno ad un asse comune, una parte piena (albero), ed una parte forata (mozzo). È possibile adottare varie soluzioni, tra cui le più utilizzate sono le seguenti: Collegamento con chiavetta: elemento prismatico che si interpone con forzamento radiale tra albero e mozzo. Non consente lo scorrimento assiale relativo delle due parti. Collegamento con linguetta: elemento prismatico che si interpone senza forzamento radiale tra albero e mozzo. Consente lo scorrimento assiale relativo delle due parti. Collegamento con profili scanalati: sia l albero che il foro del mozzo sono sagomati. Può consentire o non consentire lo scorrimento assiale. Collegamento con spina trasversale: elemento che attraversa radialmente sia l albero che il mozzo. Non consente lo scorrimento assiale relativo. 343 1
Chiavette Le chiavette sono elementi prismatici che si interpongono tra albero e mozzo, in una scanalatura prismatica denominata cava, con forzamento radiale. Tra i fianchi della chiavetta ed i fianchi della cava vi è gioco. 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 trasmissione del momento torcente avviene grazie alle forze di attrito che si generano sulle facce della chiavetta. Le chiavette hanno le seguenti caratteristiche: Il forzamento radiale provoca eccentricità (disassamento di albero e mozzo), con conseguenti vibrazioni. Non sono adatte a collegamenti di parti veloci e/o che richiedono specifiche di coassialità. Non èconsentito lo scorrimento assiale relativo. 344 Tipologie di chiavette: forma della sezione trasversale In base alla forma della sezione trasversale le chiavette possono essere di tre tipi: incassate, ribassate o ribassate concave. Chiavette incassate (square tapered keys) Le chiavette incassate permettono di trasmettere tutto il momento torcente che è in grado di sopportare l albero. Il loro montaggio richiede l esecuzione di una sede sia sul mozzo che sull albero. Chiavette ribassate (flat tapered saddle keys) Le chiavette ribassate permettono di trasmettere metà del momento torcente che è in grado di sopportare l albero. Il loro montaggio richiede l esecuzione di una sede sul mozzo ed di una spianatura sull albero. Chiavette ribassate concave (hollow tapered saddle keys) Le chiavette ribassate concave permettono di trasmettere un quarto del momento torcente che è in grado di sopportare l albero. Il loro montaggio richiede l esecuzione di una sede sul mozzo e nessuna lavorazione sull albero. 345 2
Tipologie di chiavette: altre caratteristiche di forma In base alla forma generale si hanno i seguenti tipi di chiavette: diritte (forma B), arrotondate (forma A) e con nasello. Le differenti forme sono legate a differenti procedure di montaggio e smontaggio, come mostrato nelle figure seguenti. Smontaggio Montaggio Smontaggio Smontaggio Montaggio Montaggio Chiavetta diritta (tipo B) Chiavetta arrotondata (tipo A) Chiavetta con nasello Il montaggio e lo smontaggio si eseguono agendo sulla chiavetta. Il montaggio e lo smontaggio si eseguono agendo sul mozzo. Le chiavette con nasello consentono il montaggio e lo smontaggio del collegamento quando un lato non è accessibile. 346 Chiavette normali diritte e arrotondate (UNI 6607) La forma delle chiavette normali e le loro dimensioni (comprese quelle delle relative sedi su albero e su mozzo) sono normalizzate dalla UNI 6607. Esempio di designazione di una chiavetta forma B, sezione b x h = 18 x 11 mm e lunghezza l = 125 mm: A Chiavetta UNI 6607 B 18 x 11 x 125 B 347 3
Chiavette con nasello (UNI 6608) La forma delle chiavette con nasello e le loro dimensioni (comprese quelle delle relative sedi su albero e su mozzo) sono normalizzate dalla UNI 6608. Esempio di designazione di una chiavetta con nasello, sezione b x h = 10 x 8 mm e lunghezza l = 32 mm: Chiavetta UNI 6608 10 x 8 x 32 348 Linguette Anche le linguette sono elementi prismatici che si interpongono tra albero e mozzo, tuttavia con un principio di funzionamento differente. Il momento torcente è trasmesso grazie al contatto che si instaura sui fianchi della linguetta, mentre non c è forzamento radiale. Le chiavette hanno le seguenti caratteristiche: L assenza di forzamento radiale non provoca eccentricità. Sono adatte anche a collegamenti di parti veloci e/o che richiedono specifiche di coassialità. È consentito lo scorrimento assiale relativo. In generale si deve prevedere un opportuno sistema di bloccaggio radiale dell insieme, per evitare lo smontaggio spontaneo. 349 4
Tipologie di linguette Le linguette possono assumere una delle seguenti forme: diritta (forma B), arrotondata (forma A), o a disco (tipo Woodruff), adatta al montaggio su estremità coniche di alberi. Linguetta diritta Linguetta arrotondata Linguetta a disco (square key) (Pratt & Whitney key) (Woodruff key) Linguetta a disco su estremità d albero conica 350 Linguette diritte e arrotondate (UNI 6604) La forma delle linguette tipo A e B e le loro dimensioni (comprese quelle delle relative sedi su albero e su mozzo) sono normalizzate dalla UNI 6604. Esempio di designazione di una linguetta di forma B, sezione b x h = 20 x 12 mm e lunghezza l = 90 mm: A Linguetta UNI 6604 B 20 x 12 x 90 B 351 5
Linguette a disco (UNI 6606) La forma e le dimensioni delle linguette tipo arrotondato (o americane ) sono normalizzate dalla UNI 6606. Esempio di designazione di una linguetta a disco, sezione b x h1 = 5 x 9 mm: Linguetta UNI 6606 6 x 9 Forma normale Forma tronca (h2 = 0,8h1) 352 Lavorazioni meccaniche La conoscenza delle lavorazioni meccaniche eseguite per realizzare le sedi di chiavette e linguette su alberi e su mozzi è importante ai per una corretta quotatura dei pezzi. Esecuzione di una sede (keyseat) per linguetta/chiavetta di tipo A su albero con fresa a candela Esecuzione di una sede per linguetta arrotondata su albero con fresa a disco Esecuzione di una sede (keyway) per linguetta/chiavetta su mozzo con stozzatrice Esecuzione di una sede per linguetta/chiavetta di tipo B su albero con fresa a disco 353 6
Quotatura Si riportano in questa trasparenza esempi di quotatura di sedi per chiavette/linguette su albero e su mozzo. Quotatura di sede per linguetta/chiavetta su mozzo Quotatura di una sede per linguetta/chiavetta di tipo B su albero Quotatura di una sede per linguetta/chiavetta di tipo A su albero Quotatura di una sede per linguetta arrotondata su estremità conica di albero 354 Profili scanalati (splines) Gli accoppiamenti scanalati sono costituiti da albero e mozzo sui quali sono ricavati opportuni risalti (funzionanti, in pratica, come una serie di linguette). I profili scanalati sono utilizzati quando sia richiesta una maggiore affidabilità o quando le dimensioni ridotte dell albero non consentirebbero l impiego di chiavette o linguette. 355 7
Forma del profilo e centratura I profili scanalati si differenziano in base alla forma dei risalti ed al tipo di centraggio. Secondo la forma si possono avere profili a fianchi paralleli (a denti dritti) o ad evolvente. Il centraggio riguarda invece quale superficie dell albero va a contatto con la corrispondente superficie del mozzo. Esso può avvenire: per contatto sulla superficie interna (centraggio interno), per contatto sulla superficie di testa dei denti (centraggio esterno) o per contatto sui fianchi. Profilo a fianchi paralleli, centraggio interno. Molto utilizzato. Profilo a fianchi paralleli, centraggio sui fianchi. Poco utilizzato. Profilo a fianchi paralleli, centraggio esterno. Poco utilizzato. Profilo con fianchi ad evolvente, centraggio sui fianchi. Utilizzato per applicazioni dove è richiesta la trasmissione di momenti elevati 356 Rappresentazione convenzionale di accoppiamenti scanalati (UNI ISO 6413) Di norma la rappresentazione completa di un accoppiamento scanalato con tutti i dettagli e le dimensioni reali non è necessaria. Si ricorre alla rappresentazione semplificata secondo la UNI ISO 6413. Mozzo scanalato a fianchi paralleli (internal straight-sided spline). Albero scanalato a fianchi paralleli (external straight-sided spline). Mozzo scanalato con profilo ad Albero scanalato con profilo ad evolvente (internal involute spline). evolvente (external involute spline). Accoppiamento scanalato a fianchi paralleli. Accoppiamento scanalato con profilo ad evolvente. 357 8
Designazione di profili scanalati. Si riporta qui la designazione unificata di due tipi di scanalati di comune utilizzo: scanalati cilindrici a fianchi paralleli con centraggio interno e scanalati cilindrici con profilo ad evolvente e centraggio sui fianchi. Scanalati cilindrici a fianchi paralleli, centraggio interno (UNI 8953) -Indicazione albero, mozzo o albero/mozzo; -Riferimento norma; -Numero denti x diametro interno x diametro esterno; -Tolleranze: Esempi: -Per l albero: S (scorrevole), SC (scorrevole sotto carico), F (fisso); -Per il mozzo: T (trattato dopo la brocciatura), NT (non trattato dopo la brocciatura) Albero UNI 8953 6 x 23 x 26 S Mozzo UNI 8953 6 x 23 x 26 T Albero/mozzo UNI 8953 6 x 23 x 26 S/T Scanalati cilindrici con profilo ad evolvente, centraggio sui fianchi (UNI ISO 4156) -Indicazione INT (mozzo), EXT (albero) o INT/EXT (accoppiamento); -Numero denti; -Modulo; -Angolo di pressione seguito da tipo fondo P (piatto), R (raccordato); -Tolleranza; -Riferimento norma Esempi: EXT 24Z x 2,5 m x 30R x 5f UNI ISO 4156 INT 24Z x 2,5 m x 30R x 5H UNI ISO 4156 INT/EXT 24Z x 2,5 m x 30R x 5H/5f UNI ISO 4156 358 Spine (pins) Le spine trasmettono il momento torcente tra albero e mozzo attraverso sollecitazioni di taglio. Si tratta di una condizione sfavorevole di funzionamento, per cui questa soluzione è adatta alla trasmissione soltanto di bassimomenti torcenti. Spina cilindrica (straight pin) La spina deve essere montata con accoppiamento senza gioco in uno dei due pezzi da unire. È necessario lavorare con precisione (alesare) il foro. Spina conica (taper pin) La spina conica (conicità 1:50) viene forzata in un foro di uguale conicità eseguito all atto del montaggio delle parti. Anche in questo caso il foro necessita di alesatura. Spina elastica (spiral wrapped pin) La spina elastica, adattandosi spontaneamente alle rispettive sedi, elimina la necessità di alesatura dei fori. Spina elastica ad intagli (grooved pin) Non differisce, come principio di funzionamento, dalla spina elastica. 359 9
Spine cilindriche (UNI EN ISO 2338) Si riporta qui uno stralcio della norma relativa al tipo più semplice di spine cilindriche, normalizzate dalla UNI EN 22338 (ISO 2338). Tipo B Esempio di designazione di una spina cilindrica tipo A, di diametro d = 3 mm e lunghezza l = 22 mm: Spina ISO 2338 3 x 22 A - st Tipo A Tipo C Materiale (acciaio) 360 Spine elastiche (ISO 8752) Si riporta qui uno stralcio della norma relativa a spine cilindriche elastiche. Esempio di designazione di una spina elastica, di diametro d = 5 mm e lunghezza l = 24 mm: Spina ISO 8752 5 x 24 - st Materiale (acciaio) 361 10
Spine coniche (UNI 7283) Si riporta qui uno stralcio della norma relativa a spine coniche. Esempio di designazione di una spina conica, di diametro d 1 = 8 mm e lunghezza l = 30 mm: Spina UNI 7283 8 x 30 -st Materiale (acciaio) 362 11