INNESTI
GENERALITA’
Si definisce innesto un organo meccanico capace di:
collegare in modo saltuario ma solidale due estremità d’albero coassiali in
modo da permettere la trasmissione del momento torcente.
interrompere a volontà dell’operatore, anche durante il moto della macchina, il
collegamento rendendo indipendenti i due alberi (operazione detta disinnesto)
Gli innesti si suddividono in due grandi categorie:
INNESTI A DENTI, atti a realizzare e ad interrompere l’accoppiamento fra
due alberi coassiali solo quando questi ultimi sono fermi;
INNESTI A FRIZIONI, che consentono di effettuare le manovre suddette
anche con alberi in moto.
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INNESTI A DENTI
Realizzano il collegamento tra due alberi con la compenetrazione dei denti di un
semigiunto nei vani dei denti dell’altro.
Si compongono di una parte fissa solidale all’albero motore e l’altro che può
scorrere in senso assiale sull’albero condotto, essendo vincolato ad esso
mediante una serie di scanalature.
L’avvicinamento delle due parti avviene attraverso una leva di manovra.
Il collegamento (innesto) deve essere sempre realizzato con gli alberi fermi per
evitare il pericolo di rottura dei denti provocata dal brusco trascinamento della
parte condotta (urti).
Lo scollegamento (disinnesto) può essere effettuato anche con alberi in moto.
Si suddividono in innesti a denti frontali e innesti a denti radiali
INNESTI A DENTI FRONTALI
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La trasmissione del moto avviene per semplice azione di spinta da una faccia del
dente a quella immediatamente contigua.
Le facce laterali devono essere orientate in modo che i prolungamenti di esse
passano per l’asse geometrico dell’albero; in caso contrario la spinta di ciascun
dente non è tangente alla circonferenza ed il materiale risulta inutilmente
sollecitato.
FIGURA 1.16
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Se la trasmissione del moto
deve avvenire in un solo
senso di rotazione, le
superfici dei denti opposte
a quelle che esplicano
l’azione di spinta possono
assumere una forma diversa
che facilita l’imbocco in
fase di innesto e rende
automatico il disinnesto nel
caso
che
la
coppia
trasmessa
si
inverta
durante il moto.
Un innesto a denti frontali possono essere utilizzati come giunto di
dilatazione, aumentando opportunamente la dimensione assiale del dente e
limitando la pressione specifica sulle facce laterali.
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Innesto Hildebrandt
Composto da tre pezzi, anziché due come per i modelli più rudimentali, consente
di trasmettere sforzi più elevati (l’accoppiamento a linguetta e a profilo
scanalato non consentono eccessivi sforzi periferici).
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INNESTI A DENTI RADIALI
Consentono di trasmettere coppie più
elevate, assicurando una discreta
silenzionità di esercizio, poichè, è
migliore la finitura delle superfici a
contatto e maggiore è il numero di
denti rispetto agli innesti a denti
frontali.
La dentatura è simile a quella delle
ruote dentate, anche se con alcune
differenze:
le
estremità
sono
ampiamente smussate, ed i vani
ricavati fra dente e dente hanno
un’ampiezza
ben
maggiore
dello
spessore del dente che vi penetrare.
Tali accorgimento sono necessari per
facilitare l’imbocco dei due pezzi.
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Innesto Pomini
Costituito da tre pezzi, due dei quali sono
calettati sui due alberi da collegare e
sono forniti di dentatura esterna, mentre
il terzo, cavo internamente porta una
corona con dentatura interna di
lunghezza tale da consentirgli di
accoppiarsi con ambedue i pezzi fissi. Il
manicotto contiene olio lubrificante che,
durante il moto viene spinto verso la
periferia
dalla
forza
centrifuga,
realizzando
un’efficace
azione
di
raffreddamento e lubrificazione delle
superfici limitandone l’usura nel tempo; la
presenza dell’olio, inoltre è utile per
smorzare le piccole vibrazioni e ridurre
notevolmente la rumorosità dell’innesto.
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INNESTI A FRIZIONI
Consentono la trasmissione del moto dall’albero motore all’albero condotto
mediante l’attrito sviluppato tra due o più superfici di contatto, di forma e
natura diversa, premute fra loro.
Un elemento della frizione è fisso, mentre l’altro può scorrere sull’albero a
volontà dell’operatore, interrompendo il contatto tra le due superfici.
La caratteristica principale consiste nel fatto che la frizione può essere
innestata o disinnestata in qualunque condizione di esercizio e con qualsiasi
velocità relativa tra i due elementi collegati.
L’impiego di questo tipo di innesto si è diffuso in tutte quelle applicazioni ove si
renda necessario collegare una macchina motrice con la restante parte
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(utilizzatrice) dell’impianto, senza sottoporla al brusco impatto con il momento
resistente.
Negli istanti che precedono il collegamento definitivo, l’innesto trasmette solo
una parte della coppia sviluppata dal motore; è evidente pertanto che esso deve
avere conformazione tale da consentire una breve fase di slittamento fra le due
superfici che vengono a contatto.
Lo slittamento reciproco si rende utile anche come fattore di sicurezza, quando
si ritiene opportuno che la coppia trasmessa alla parte utilizzatrice non debba
mai superare un determinato valore limite.
Gli innesti a frizione si suddividono in due categorie:
innesti a superfici piane
innesti a superfici coniche
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INNESTI A SUPERFICI PIANE
FIG 4.17
Possono essere del tipo monodisco o a dischi multipli ; l’eventuale presenza di
lubrificante interposto fra le superfici a contatto contraddistingue le frizioni a
bagno d’olio, in antitesi con quelle a secco, nelle quali gli elementi premono l’uno
sull’altro senza interposizione di liquidi o di altre sostanze.
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Raggio medio su cui è applicato il
carico assiale:
Rm = (r2+r1)/2
Carico assiale: N
Resistenza d’attrito:
R = fN
Momento torcente resistente: Mr =
fN Rm
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L’innesto a frizione è in condizione di trasmettere un momento torcente pari a
Mr; se il momento sviluppato sull’albero motore è superiore ad Mr l’innesto
slittainterrompendo la trasmissione del moto.
Appare chiaro che il momento trasmissibile, risulta proporzionale al coefficiente
d’attrito sviluppato fra le superfici di frizione.
E’ opportuno perciò rivestire le superfici interne dei dischi con materiali che
presentano un alto valore di tale coefficiente.
Gli accoppiamenti più usati nella pratica sono i seguenti: ghisa con ghisa, acciaio
con ghisa, acciaio con bronzo, ghisa con ferodo ed acciaio con ferodo.
I ferodi sono materiali costituiti essenzialmente da amianto agglomerato con
resisne sintetiche di diversa natura.
Per la realizzazione del ferodo tessuto si impiega l’amianto in fibre lunghe, che
viene tessuto normalmente ricavandone un nastro di una certa lunghezza che, in
seguito, viene impregnato a caldo con gomma o con resine sintetiche, poi
pressato e lisciato a freddoper rettificarne le superfici; per le sue alte doti di
flessibilità può essere applicato a superficidi forma qualsiasi.
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Il ferodo agglomerato invece utilizza l’aminato in fibrecorte impastate ed
impregnate con resine sintetiche; successivamente, il prodotto viene pressato in
appositi stampi onde ottenere la forma e le dimensioni desiderate.
Il coefficiente di attrito dei ferodi è molto alto, sopprattutto se confrontato
con quello dei metalli normalmente impiegati negli innesti a frizione; per il
ferodo tessuto si può ritenere:
f = 0,20 ÷ 0,25
e per il ferodo agglomerato:
f= 0,35 ÷ 0,40
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Nell’ipotesi che le superfici siano lubrificate per ridurne l’usura, tali valori si
riducono sensibilmente; in media un accoppiamento ghisa – ferodo, in presenza di
lubrificanti, può sviluppare un coefficiente di attrito compreso fra 0,1 e 0,15.
TAB4.1
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Schema di frizione piana monodisco a secco
d: disco
N: forza assiale
m: molle
s: spingidisco
C: campana
r: risalti
M: manicotto
L: leve
FIG. 1.22
Momento torcente
trasmissibile:
Mr = 2fN Rm
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Schema di frizione a dischi multipli
Momento torcente
trasmissibile:
Mr = (z+1) fN Rm
z: numero di dischi
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