COLLEGAMENTI ALBERO

COLLEGAMENTI ALBERO-MOZZO
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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.
Appunti di Disegno Tecnico Industriale
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 è consentito lo scorrimento assiale relativo.
Appunti di Disegno Tecnico Industriale
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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)
Chiavette ribassate (flat
tapered saddle keys)
Chiavette ribassate concave
(hollow tapered saddle keys)
Le chiavette incassate permettono
di trasmettere tutto il momento
torcente che è in grado di
sopportare l’albero.
Le chiavette ribassate permettono
di trasmettere metà del momento
torcente che è in grado di
sopportare l’albero.
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 sia sul
mozzo che sull’albero.
Il
loro
montaggio
richiede
l’esecuzione di una sede sul
mozzo ed di una spianatura
sull’albero.
Il
loro
montaggio
richiede
l’esecuzione di una sede sul
mozzo e nessuna lavorazione
sull’albero.
Appunti di Disegno Tecnico Industriale
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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.
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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
…
Appunti di Disegno Tecnico Industriale
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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
…
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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.
Appunti di Disegno Tecnico Industriale
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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
Appunti di Disegno Tecnico Industriale
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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
…
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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)
…
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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
Appunti di Disegno Tecnico Industriale
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
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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.
Appunti di Disegno Tecnico Industriale
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
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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.
Appunti di Disegno Tecnico Industriale
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;
Scanalati cilindrici con profilo ad
evolvente, centraggio sui fianchi
(UNI ISO 4156)
-Indicazione INT (mozzo), EXT (albero) o INT/EXT
(accoppiamento);
-Numero denti;
-Modulo;
-Tolleranze:
-Per l’albero: S (scorrevole), SC (scorrevole
sotto carico), F (fisso);
-Angolo di pressione seguito da tipo fondo P
(piatto), R (raccordato);
-Per il mozzo: T (trattato dopo la
brocciatura), NT (non trattato dopo la
brocciatura)
-Riferimento norma
Esempi:
-Tolleranza;
Esempi:
EXT 24Z x 2,5 m x 30R x 5f UNI ISO 4156
Albero UNI 8953 – 6 x 23 x 26 S
INT 24Z x 2,5 m x 30R x 5H UNI ISO 4156
Mozzo UNI 8953 – 6 x 23 x 26 T
Albero/mozzo UNI 8953 – 6 x 23 x 26 S/T
INT/EXT 24Z x 2,5 m x 30R x 5H/5f UNI ISO
4156
Appunti di Disegno Tecnico Industriale
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 bassi momenti torcenti.
Spina cilindrica
Spina conica
Spina elastica
(straight pin)
(taper pin)
(spiral wrapped pin)
(grooved 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.
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.
La spina elastica, adattandosi
spontaneamente alle rispettive
sedi, elimina la necessità di
alesatura dei fori.
Non differisce, come principio
di funzionamento, dalla spina
elastica.
Appunti di Disegno Tecnico Industriale
Spina elastica ad intagli
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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)
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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)
…
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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 d1 = 8 mm e
lunghezza l = 30 mm:
Spina UNI 7283 – 8 x 30 - st
Materiale
(acciaio)
…
Appunti di Disegno Tecnico Industriale
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11