Università del Salento Facoltà di Ingegneria Costruzione di Macchine I giunti meccanici a cura dell ing. Riccardo Nobile 1
I giunti meccanici I giunti sono degli organi meccanici utilizzati per realizzare il collegamento fisso tra due alberi o tra un albero ed un altro componente rotante. Il giunto realizza un collegamento fisso e smontabile, in quanto può essere sciolto solo ad organi rotanti fermi. La funzione svolta da un giunto è quella di assicurare la corretta rotazione degli elementi collegati e la completa trasmissione del momento torcente applicato 2
I giunti meccanici L utilizzo di un giunto tra due alberi si rende necessario quando: Occorre consentire dei piccoli disallineamenti e disassamenti tra gli alberi in rotazione, senza introdurre sovrasollecitazioni negli organi rotanti Occorre assemblare una linea di trasmissione molto lunga, per la quale è più conveniente realizzare separatamente più tronchi piuttosto che un unico albero Occorre collegare tra loro macchine diverse, tenendo conto di possibili errori di montaggio Occorre limitare il massimo momento torcente trasmesso (giunti di sicurezza) 3
Schema cinematico: Dimensionamento dei giunti Motore Utenza Equilibrio dinamico a regime: C G I m I u C nom C u C G = C nom = C u 4
Dimensionamento dei giunti Equilibrio dinamico nel transitorio: C G I m I u C max I m α I u α Fattore di servizio 5
Fattori di servizio: Dimensionamento dei giunti 6
Fattori di servizio: Dimensionamento dei giunti 7
Classificazione dei giunti La classificazione dei giunti si basa sull entità e sul tipo degli spostamenti consentiti tra gli elementi collegati: Giunti rigidi: gli alberi collegati sono perfettamente coassiali e sono esclusi durante il funzionamento disassamenti, dilatazioni e rotazioni relative Giunti semielastici ed elastici: gli alberi collegati possono subire spostamenti e rotazione relative di varia natura, grazie alla presenza di elementi elastici o deformabili a base di elastomeri Giunti mobili o articolati: gli alberi collegati possono subire spostamenti anche piuttosto elevati grazie allo schema cinematico del giunto 8
Giunti rigidi I giunti rigidi realizzano un collegamento rigido tra gli alberi. In presenza di disallineamenti e spostamenti relativi, la rigidezza del giunto fa nascere delle sovrasollecitazioni molto forti. I giunti rigidi vanno utilizzati solo nel caso di alberi precisamente allineati I giunti rigidi possono essere utilizzati anche nel caso di applicazioni grossolane: in tal caso coppie e velocità angolari devono essere limitate 9
I giunti rigidi: tipologie costruttive Giunto a manicotto: Semplicità di realizzazione e montaggio Adatto per esecuzioni grossolane e di scarsa importanza 10
I giunti rigidi: tipologie costruttive Giunto a gusci: Semplicità di montaggio e economicità Il collegamento degli alberi ai gusci può avvenire per attrito o attraverso una linguetta 11
I giunti rigidi: tipologie costruttive Giunto a gusci: 12
I giunti rigidi: tipologie costruttive Giunto a dischi o a flangia: Semplicità di montaggio e economicità Il collegamento degli alberi avviene attraverso una linguetta 13
I giunti rigidi: tipologie costruttive Giunto a dischi o a flangia: Il collegamento degli alberi può avvenire anche utilizzando dei calettatori ad attrito 14
I giunti rigidi: tipologie costruttive Giunto a dischi o a flangia: Generalmente le due flange non sono identiche, in quanto sono dotate di una superficie di centraggio costituita rispettivamente da un risalto e da una cava cilindrica 15
I giunti rigidi: tipologie costruttive Giunto a dischi o a flangia: La trasmissione avviene per attrito generato su una corona circolare dai bulloni di collegamento delle flange 16
Giunti elastici I giunti elastici realizzano un collegamento con una rigidezza limitata rispetto ad alcuna o a tutte le possibili sollecitazioni. Grazie alla limitata rigidezza, in presenza di disallineamenti e spostamenti relativi, le sovrasollecitazioni introdotte negli elementi collegati sono limitati. I giunti elastici consentono di recuperare disallineamenti iniziali dovuti ad errori di assemblaggio tra macchine diverse I giunti elastici possono essere utilizzati per una vasta gamma di coppie e velocità angolari 17
Giunti elastici La ridotta rigidezza dei giunti elastici può essere costruttivamente ottenuta attraverso vari sistemi: Definendo una configurazione geometrica degli elementi che conferisce loro una bassa rigidezza Introducendo dei materiali di tipo elastomerico Introducendo dei giochi opportuni tra gli elementi collegati 18
Giunto a piuoli: I bulloni di collegamento delle flange, che sono distanziate, sono rivestiti con anelli di materiale elastomerico che può compensare disallineamenti e disassamenti. 19
Giunto a piuoli: I bulloni di collegamento delle flange, che sono distanziate, sono rivestiti con anelli di materiale elastomerico che può compensare disallineamenti e disassamenti. 20
Giunto a piuoli: I giunti a piuoli consentono piccoli spostamenti assiali, radiali e rotazioni. Gli inserti elastomerici fungono anche da smorzatori 21
Giunto a piuoli: 22
Trasmissione elastica a piuoli con allunga e supporto intermedio: 23
Giunto a collare: Il collegamento tra le due flange avviene per mezzo di un collare di gomma. Il giunto a collare consente spostamenti radiali e assiali molto ampi 24
Giunto a collare: 25
Giunto a collare: variante costruttiva 26
Giunto a settori elastici: I due mozzi presentano dei denti ricavati assialmente che si impegnano in un anello elastico dentato in materiale elastomerico 27
Giunto a settori elastici: I due mozzi presentano dei denti ricavati assialmente che si impegnano in un anello elastico dentato in materiale elastomerico 28
Giunto a settori elastici: I due mozzi presentano dei denti ricavati assialmente che si impegnano in un anello elastico dentato in materiale elastomerico 29
Coppia di giunti a settori elastici con allunga: Nel caso di alberi molto distanti si può utilizzare una coppia di giunti collegata con un albero intermedio 30
Coppia di giunti a settori elastici con allunga: 31
Coppia di giunti a settori elastici: Nel caso occorra compensare forti disallineamenti si può utilizzare un giunto dotato di due anelli elastici 32
Coppia di giunti a settori elastici: Nel caso occorra compensare forti disallineamenti si può utilizzare un giunto dotato di due anelli elastici 33
Giunti a settori elastici: Trasmissione garantita con sovraccarichi Interruzione della trasmissione con sovraccarichi 34
Giunti a settori elastici: esempio di dimensionamento 35
Giunti ad anello elastico per forti disallineamenti: L elemento elastico è un anello interposto tra le due flange collegato con viti 36
Giunti a lamelle: Tra le due flange viene interposto un pacco di lamelle metalliche Il giunto consente piccoli spostamenti assiali e rotazioni ma è torsionalmente rigido 37
Giunti a lamelle: Le lamelle possono essere ad anello continuo o a settore 38
Giunti a lamelle con spaziatore: Per distanze limitate si può utilizzare una coppia di giunti a lamelle accoppiate con uno spaziatore 39
Giunti a lamelle con spaziatore: 40
Giunti a lamelle con spaziatore: esempi di compensazione di disassamenti e disallineamenti 41
Giunti a lamine inflesse: un nastro di acciaio viene inserito in fessure ricavate sulle due flange Carico leggero Carico normale Carico con urti 42
Giunti a lamine inflesse: 43
Giunti a catena: i giochi esistenti tra le maglie della catena conferiscono la possibilità di compensare piccoli errori angolari 44
Giunti a soffietto: l elemento elastico è una lamina in acciaio a forma di soffietto interposta tra i due semigiunti Si utilizza quando si vuole una rapida risposta dinamica, frequenti inversioni del verso di rotazione, elevata precisione di trasmissione Viene utilizzato ad esempio per azionare encoder e nella robotica 45
Giunti a soffietto: esempio di dimensionamento 46
Giunti a soffietto: esempio di dimensionamento 47
Giunti articolati I giunti articolati sono costituiti da elementi accoppiati cinematicamente fra di loro in modo da poter subire spostamenti relativi di traslazione o di rotazione: Giunto di Oldham Giunto di Cardano Giunti omocinentici di altro tipo Giunto a denti 48
I giunti articolati: tipologie costruttive Giunto di Oldham: I due semigiunti sono collegati per mezzo di un disco con due risalti ortogonali Durante la rotazione il disco scorre lungo i risalti per compensare i disassamenti presenti 49
I giunti articolati: tipologie costruttive Giunto di Cardano: Il giunto è costituito da due forcella e una crociera Utilizzando due giunti di cardano si eliminano le irregolarità nel moto di rotazione 50
I giunti articolati: tipologie costruttive Giunti a denti: I mozzi presentano delle dentature bombate collegate attraverso un manicotto dotato di una dentatura interna 51
I giunti articolati: tipologie costruttive Giunti a denti: La bombatura dei denti consente di cambiare la zona di contatto a seconda dei disallineamenti e degli spostamenti assiali introdotti 52
I giunti: verifiche in fase di montaggio Verifica del disassamento e dell inclinazione relativa (coassialità) degli alberi 53
I giunti: verifiche in fase di montaggio Verifica del parallelismo delle facce dei semigiunti nei 4 quadranti 54
I giunti: verifiche in fase di montaggio Verifica del disallineamento radiale nel caso di giunti con spaziatore o allunga 55