Introduzione:

In ogni macchina sono presenti meccanismi che hanno il compito di trasferire energia cinetica ad altre macchine. Il modo più efficiente di trasferire energia cinetica è attraverso organi rotanti ma, grazie ad opportuni meccanismi, il moto rotatorio può essere trasformato in moto rettilineo e viceversa. Il trasferimento del moto da un elemento motore ad uno o più utilizzatori avviene attraverso diverse tipologie di organi di macchine.

Il trasferimento del moto fra organi meccanici può avvenire secondo due meccanismi principali:

• Per forma, le principali forze scambiate sono perpendicolari alle superfici di contatto. Bisogna garantire che gli elementi non subiscano deformazioni eccessive o rottura

• Per attrito, le principali forze scambiate sono tangenti alle superfici di contatto. Bisogna garantire che le forze di contatto siano sempre sufficienti a generare l’attrito necessario

Organi rotanti: trasferiscono energia meccanica a breve distanza, conservano energia cinetica per brevi periodi. (volano, albero a camme, pala eolica).

Albero di trasmissione: organo rotante di una macchina o meccanismo, che assolve la funzione di trasmettere coppie motrici o resistenti. 

Assale: organo rotante che sostiene, senza trasmissione di momento torcente , corpi rotanti ad esso collegati.

Albero di trasmissione:

Organo di macchine cilindrico a più spallamenti (o battute) che trasmette momento torcente moto rotatorio e, quindi, potenza meccanica. 

GLI ALBERI NON SI SEZIONANO MAI IN SENSO LONGITUDINALE, sono ammessi solo tagli trasversali e parziali.

Spallamenti:

La variazione di diametro deve avvenire con continuità mediante tratto conico o con piccoli gradini successivi, senza spigoli vivi ma con almeno un raccordo R>d/2.

Gole:

Oppure con la realizzazione di una gola di scarico quando è necessaria una battuta di appoggio con diametro in tolleranza. La golaè una riduzione di diametro localizzata che può avere diversi scopi:

• Gola di scarico di lavorazione: Indispensabile per lavorare completamente la superficie

• Gola di scarico per filettatura: consente utensile di lavorare completamente la superficie e disimpegnarsi assialmente. Non lascia filetto interrotto. Permette l’avvitatura fino alla battuta.

• Gola per accoppiamento: consente ad un pezzo (es anello interno di cuscinetto radiale) di andare in battuta sullo spallamento.

• Gola di alloggiamento: sono sedi per alloggiare un elemento (es anello di arresto) sull’albero.

• tipo E si applica a pezzi in cui la superficie piana non è soggetta a carichi di fatica elevati e dove la superficie cilindrica verrà successivamente lavorata se necessario. E’ usata anche quando le parti da accoppiare hanno una sede cilindrica relativamente grande o non in contatto con la superficie piana.

• tipo F è adatta a pezzi con superfici perpendicolari destinate ad essere lavorate.

• tipo G è adatta a pezzi con superfici perpendicolari in cui è richiesto un piccolo raggio di raccordo destinate ad essere lavorate. Non adatta a carichi di fatica.

• tipo H è adatta a pezzi con superfici perpendicolari destinate ad essere lavorate, ma con angolo relativamente grande.

Dimensionamento di alberi:

A partire dai carichi, si ottiene il diametro teorico minimo Tuttavia, il diametro minimo effettivo dell'albero dovrà tenere conto delle maggiorazioni necessarie per la realizzazione di cave per linguette o di gole di scarico per le filettature Infine il diametro sarà normalizzato rispetto alla serie dei numeri normali di Renard e nel rispetto delle norme di proporzionamento grafico dell'albero di trasmissione.

Dimensionamento assiali:

Gli assali (o assi) sono sollecitati solo a flessione. Si possono verificare due casi:

• Albero fisso e organi rotanti: dimensionamento a flessione semplice

• Albero solidale con gli organi: dimensionamento a flessione rotante per la presenza di una sollecitazione dinamica alterna

Distanziali:

Elementi meccanici destinati a tenere a una opportuna distanza altri pezzi o a impedirne il contatto diretto.

Nel caso in cui si debbano realizzare bloccaggi assiali di spinta senza giochi si utilizzerà un distanziale . La parte centrale dell’albero, in corrispondenza del distanziale, sarà scaricata con una leggera diminuzione del diametro, per consentire il montaggio degli elementi.

Quando è necessario ricavare uno spallamento di appoggio (per cuscinetti, boccole o supporti), la norma impone che la variazione di diametro sia inferiore al 20%. Il raccordo può essere superato con l'interposizione di un distanziale.

Pulegge:

La puleggia è una ruota di trasmissione dotata di una o più scanalature destinate ad accogliere cinghie, catene, corde e simili Queste ultime sono organi flessibili che, trascinati da una puleggia motrice, permettono la trasmissione concorde del moto tra due alberi posti a distanza tra loro.

La parte centrale resa solidale all’albero di trasmissione è detta mozzo La zona periferica è detta corona La zona fra mozzo e corona può essere piena a disco oppure a razze.

Di una puleggia per cinghie trapezoidali vanno quotati in particolare diametro primitivo angolo della gola e larghezza di rifermento L’asse neutro del profilo è rappresentato con una linea fine tratto lungo punto.

Ruote dentate:

Ruote di trasmissione dotate di denti destinata all’accoppiamento diretto con elementi dotati di profilo ad essi coniugato. Le ruote dentate trasmettono il moto in maniera sincrona e discorde.

Generalmente si omette la rappresentazione dei denti.
La superficie primitiva di funzionamento, viene rappresentata con linea mista fine.
Le caratteristiche della dentatura vanno specificate nei pressi del cartiglio.

Se è indispensabile è possibile disegnare solo uno o due denti .

Se necessario, si deve indicare l’orientamento della dentatura sulla proiezione parallela all’asse con tre linee continue fini aventi forma e inclinazione corrispondenti.

Mozzo:

Zona di accoppiamento fra albero e ruota. Talvolta è amovibile (es. bussole coniche per permettere alla stessa puleggia o ruota dentata di adattarsi a diversi tipi di accoppiamento.

Collegamenti albero-mozzo:

Chiavette (o biette):

Prismi a sezione rettangolare e profilo trapezio rettangolo con inclinazione 1:100 incastrate fra albero e mozzo, con forzamento radiale in apposite scanalature, dette sedi.

• Tra i fianchi della chiavetta ed i fianchi della sede vi è gioco.

• Tra le facce superiori ed inferiori della chiavetta e le rispettive facce della sede 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.

• Il forzamento radiale provoca eccentricità (disassamento di albero e mozzo), con conseguenti vibrazioni. Non sono adatte a collegamenti di parti veloci.

• In assenza di forti carichi assiali sul mozzo si possono evitare sistemi di bloccaggio assiale.

• La tolleranza suggerita sulla larghezza di sede sull’albero e della cava nel mozzo è D10 (gioco). 

Le chiavette hanno spigoli smussati per evitare forzamenti nel contatto con gli arrotondamenti al raccordo con il fondo della cava.

Linguette:

Le linguette sono elementi prismatici che si interpongono tra albero e mozzo, ma hanno spessore costante.
Il momento torcente è trasmesso sui fianchi della linguetta e dunque NON c’è forzamento radiale.
L’assenza di forzamento radiale non provoca eccentricità. Sono adatte anche a collegamenti di parti veloci e/o che richiedono specifiche di coassialità.

La tolleranza sulla larghezza della sede della linguetta sull’albero può essere scelta fra H9 (gioco), N9, P9. La tolleranza sulla larghezza della cava nel mozzo può essere scelta fra D10 (gioco), Js9 e P9 (accoppiamenti stabili). 

CUSCINETTI

E' inserito tra albero e supporto al fine di ridurre l’attrito dovuto al moto relativo, favorire la rotazione regolare dell’albero nella sede, ridurre il carico per unità di superficie trasmesso dall’albero ai supporti. Sono di due tipi: 

• Cuscinetti radenti (di strisciamento o bronzine). Costituiti generalmente da un guscio cilindrico (boccola) che avvolge il perno dell’albero rotante ed è alloggiato in modo stabile nel supporto. È costruito con materiale differente da quello dell’albero. Possono lavorare a secco o con lubrificante 

• Cuscinetti volventi (cuscinetti a rotolamento). Riducono l’attrito fra gli elementi in moto relativo mediante l'interposizione di elementi rotanti (sfere, rulli cilindrici, conici o a botte). Trasformano l'attrito radente in attrito volvente (rotolamento tra superfici), con il conseguimento di una serie di vantaggi. Sempre con lubrificazione.