DISEGNO TECNICO INDUSTRIALESupporti per componenti rotanti (Cuscinetti) Trasmissioni meccaniche Letture su complessivi di macchine
Programma delle lezioni del Prof. Dattoma
Collegamenti
- 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 collegamen- to nei quali sono presenti componenti meccanici che svol- gono delle funzioni elementari importanti
Si tratta per lo più di componenti normalizzati (cioè realiz- zati secondo degli standard ben precisi) e di dimensioni unificate
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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
I collegamenti smontabili (o temporanei)
Esempi di collegamento smontabile:
principio di funzionamento
Per fusione e incollaggio
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Collegamenti per attrito L’accoppiamento vite-madrevite è molto diffuso tra gli organi meccanici e svolge essenzialmente due funzioni:
- organo di trasmissione tra- sformazione del moto rotato- rio in moto di traslazione (vite di manovra)
- organo di collegamento per la trasmissione di uno sforzo
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Il tipo più diffuso di giunto rigido è il giunto a dischi o a flange, la cui forma e dimensioni sono normate dall'UNI
Superficie filettata: superficie ottenuta facendo ruotare e tra- slare di moto uniforme una figura piana (generatrice della elicoide) a contatto con:
la superficie esterna di un cilindro o di un cono
vite
la superficie interna di un cilindro o di un cono
madrevite
VITE MADREVITE
Vite + madrevite → accoppiamento filettato La rotazione relativa dei due elementi provoca uno scorrimento as- siale 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 360°.
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Il risalto a sezione costante così otte- nuto, si avvolge secondo un’elica e prende il nome di filetto (pane o ver- me).
La parte della superficie, cilindrica o conica, non intaccata dalla filettatura viene detta superficie di nocciolo
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Elementi principali di una filettatura
• 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 Ph (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 : angolo formato dalla tangente all’elica e da un piano perpendicolare all’asse del cilindro o del cono
hptg d
= π
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Si definisce Profilo della filetta- tura la figura piana risultante dalla intersezione della superficie filet- tata con un semipiano avente per origine l’asse della vite (o della ma- drevite) → può essere: triangolare, a sezione trapezia, a dente di sega, rettangolare, tondo,…
In genere il profilo triangolare è quello comunemente usato nelle fi- lettature di collegamento.
Gli altri profili trovano impiego soprattutto nelle filettature destinate ad organi di manovra
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Forma del filetto
Nelle filettature triangolari il profilo ideale della filettatura è individuato da un triangolo generatore di altezza H. Il passo della filettatura è propor- zionale all’altezza H.
Profilo ideale (altezza H)
Profilo nominale (altezza h1)
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 interse- zione delle parallele all’asse del filetto sui fianchi del filetto. Passo del profilo o apparente: distanza assiale tra due punti omologhi della filettatura
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Diametro nominale: diametro di cresta del filetto della vite oppure dia- metro di fondo del filetto nella madrevite
Il diametro nominale coincide (ad ecce- zione delle filettature GAS) col diametro esterno dell’elemento filettato
È una grandezza importante perché è uti- lizzata per la designazione convenziona- le della filettatura e della vite
N.B. Nel caso di una filettatura conica i vari diametri variano da punto a punto della fi- lettatura, e per convenzione, si intendono misurati ad una distanza prefissata di rife- rimento
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Filettatura ad n principi:
La filettatura generata dalla trasla- zione elicoidale di un solo triangolo si dice a 1 principio; quella generata da n figure piane uguali contigue as- sialmente sul medesimo elemento si dice a n principi. Pertanto si defini- sce il passo Ph = P⋅n dove n= numero di principi o filetti Ph = passo della filettatura (o passo effet- tivo) P = passo del profilo (o passo apparente)
Normalmente le filettature usate negli organi di collega- mento sono ad un principio
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Senso di avvolgimento dell’elica: verso secondo cui l’osservatore posto ad un’estremità vede allonta- narsi il filetto facendo ruotare la vite (o madrevite); la vite è destra se il senso è orario, sinistra nell’altro caso. Normalmente le filetta- ture 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’as- se. Nelle viti di collegamento è dell’ordine di 1-1.5 volte il diametro nominale.
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Il profilo ideale è un triangolo equilatero con lato uguale al passo P. Il profilo nominale differisce dal profilo ideale per la presenza di tron- cature e raccordi. Le dimensioni che proporzionano la forma del profi- lo nominale sono espresse in funzione del passo P.
Questo tipo di filettatura, prevedendo un gioco tra vite/madrevite, non assicura collegamenti a tenuta stagna.
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Il sistema di filettature metriche ISO defini- sce 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 secon- da o terza scelta. A ciascun diametro nomi- nale 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). So- no usate anche quando non vi siano parti- colari esigenze di precisione e per collega- menti rapidi.
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Numeri normali Diametri nominali Vengono ricavati come serie geometriche di ragione, rispettivamente
6,1105 =
25,11010 =
12,11020 =
06,11040 =
Presenter
Filettature metriche ISO: designazione Caso 1: Unificate a passo grosso
M diametro nominale (mm)
M diametro nominale (mm) x passo della filettatura (mm)
Esempio: M10x1
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Caso 3: Non unificate diametro nominale (mm) x passo del- la filettatura (mm) M
Esempio: 10x0.5 M
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
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Diametro nominale in pollici W di designazione
Diametro nominale in pollici x nu- mero di filetti su una lunghezza as- siale di 1’’ W
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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
Filettature GAS
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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’e- sterno la filettatura con quel diametro.
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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
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• Filettature interne cilindriche
• Filettature interne coniche
• Filettature esterne coniche
Trapezie: sono utilizzate in ge- nere negli organi di manovra.
Il profilo generatore è un trian- golo isoscele con angolo del fi- letto di 30°.
Il gioco, inoltre, tra fondo del filetto della vite e cresta del filetto della madrevite è relati- vamente grande
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Filettature trapezoidali: designazione
Caso 1: filettatura ad un principio Tr diametro nominale (in mm) x passo del profilo (in mm)
Esempio Tr 50 x 8 Caso 2: filettatura a più principi
Tr diametro nominale (in mm) x passo dell’elica (in mm) (P passo del profilo)
LH sta ad indicare che la filettatura è sinistra Tr 50 x 24 (P8) LH
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A denti di sega: il profilo generatore è un triangolo rettangolo con an- golo 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.
Filettature a denti di sega
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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.
Filettature per viti autofilettanti
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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 • 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 fi-
letto 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 dif- ferenza tra le due linee.
• Si conviene di non rappresentare l’eventuale smusso di imbocco
Filettatura in vista
Rappresentazione delle filettature
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• 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 chia- rezza della rappresentazione, si utiliz- za 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 indi- cante la cresta del filetto viene rappre- sentata con linea continua grossa, mentre quella indicante il fondo deve essere rappresentata per circa 3/4 con linea continua fine
Filettature non in vista (madrevite )
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MADREVITE 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
VITE IN SEZIONE
La vite non va sezionata; solo in casi eccezionali va evidenziata la particola- rità: in questo caso la sezione della vite serve ad evidenziare il fatto che è forata
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Accoppiamento filettato
Nella rappresentazione di un accoppia- mento filettato vale sempre il princi- pio che, nel tratto di sovrapposizione, la vite copre la madrevite
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Il collegamento filettato è un collegamento per attrito. La stabilità del collegamento filettato è assicurata dall’attrito che si sviluppa fra le superfi- ci dei pezzi da collegare, fra le superfici elicoidali dei filetti di vite e ma- drevite ed anche fra la testa della vite e il suo contatto
La vite risulta essere sollecitata a trazione. Le piastre da collegare a compressione
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1
2
amm n
=
=
Per convenzione: - Sforzo di trazione (tende ad allungare) è positivo; - Sforzo di compressione è negativo
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La filettatura per asportazione di truciolo può essere eseguita con uno dei seguenti procedimenti:
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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
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Le filettature si quotano con riferimento al diametro nominale (ossia al diametro esterno)
Il testo di quota deve riportare la designazione della filettatura
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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
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Vite Prigioniera
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
È senza testa e con le estremità entrambe fi- lettate (anche con pas- so diverso)
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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 rot- tura 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 rap- porto 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
Dispositivi contro lo svitamento spontaneo
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0,75
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Classi di resistenza degli acciai da bulloneria e corrispondenza con i dadi secondo la tabella EN 20898
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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 imboc- co 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 del- la madrevite possono usurarsi rapidamente (materiale te- nero)
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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 smon- taggi (la madrevite è il dado)
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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
Osservazione
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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)
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Collegamenti per attrito
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Collegamenti filettati: nomenclatura
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