Scanalatura d'arresto
(67)La chiavetta è un elemento spesso realizzato in metallo, utilizzato per collegare la parte rotante della macchina all'albero. Di solito viene utilizzata per impedire la rotazione relativa tra le due parti e consente il trasferimento della coppia. L'elemento rotante (come ad es. puleggia, ingranaggio) e l'albero dovrebbero disporre di una cava per la chiavetta per consentire la corretta installazione della chiavetta nell'albero. La cava pretagliata si trova nell'albero e una seconda scanalatura simile si trova nel mozzo, ed è in questo spazio che gli elementi vengono solitamente inseriti per collegare in modo permanente le due parti. L'intero sistema è noto come collegamento di forma ed è in grado di assicurare un movimento assiale relativo tra le due parti.
Per riassumere: la chiavetta e la cava per la chiavetta creano un collegamento ad attrito che collega il mozzo all'albero, impedendo il movimento relativo tra l'albero e l'elemento collegato. Ad esempio, gli azionamenti a ingranaggi, le pulegge o i pignoni sono collegati saldamente tramite una chiavetta installata sull'albero di trasmissione. Esistono cinque tipi principali di chiavette: affondate, a sella, tangenti, rotonde e scanalate
Chiavette – forme e materiali.
Si tratta di elementi predisposti per le cave che si trovano sia nell'albero, che nell'elemento collegato della macchina. Il pezzo di acciaio incassato viene inserito nell'albero fino a metà del suo spessore, dove la misurazione viene effettuata sul lato della chiavetta.
Esistono diversi tipi di chiavette comunemente utilizzate:
- Le chiavette rettangolari sono di solito formate da un pezzo di metallo a forma di cuboide
- Le chiavette arrotondate hanno le forme dei cuboidi, ma arrotondati alle estremità
- Le chiavette prismatiche dotate di foro offrono la possibilità di un collegamento aggiuntivo tramite viti, che rafforza questo tipo di collegamento.
Ciascuno dei tipi di chiavette è inoltre suddiviso in categorie e, ad esempio, quelle con un foro possono essere: smussate a un foro, smussate a due fori, arrotondate a foro singolo, ecc.
Questi elementi possono essere realizzati con materiali diversi. In linea di principio, sono realizzati in acciaio al carbonio o acciaio inossidabile, ma possono essere fatti di ottone, rame, alluminio, monel e persino nylon; tuttavia, l'elevata disponibilità di acciaio e le sue proprietà influiscono sul fatto che questo materiale di solito viene utilizzato per la produzione di chiavette. L'acciaio AISI 316 è predisposto anche per applicazioni marine.
Sistemi di standardizzazione per chiavette - DIN 6885 e altri
Le dimensioni delle chiavette prismatiche, così come le cave per queste ultime, in Polonia sono determinate con precisione da due norme:
- PN-70/M-85005
- DIN 6885
Secondo la norma polacca, la chiavetta viene contrassegnata indicando il tipo di chiavetta e la sua dimensione: larghezza b, altezza h e lunghezza l separate dal segno x.
Inoltre è disponibile una norma inglese, BS 4235: Parte 1:1972 (1986), riguardante, tra l'altro, le chiavette quadrate e rettangolari e le cave per chiavette.
Esistono tre classi di tolleranze foro-albero per le chiavette quadrate e rettangolari, contrassegnate come accoppiamento libero, normale e chiuso. L'accoppiamento libero viene utilizzato quando l'applicazione richiede che il mozzo dell'assieme si sposti lungo la chiavetta; l'accoppiamento normale viene utilizzato quando la chiavetta deve essere inserita in una cava per chiavetta con un grado minimo di tolleranza che può essere richiesta per i lavori di assemblaggio nella produzione di massa; l'accoppiamento stretto viene utilizzato quando è necessario adattare con precisione la chiavetta alle caratteristiche del materiale, con una conseguente scelta dei componenti.
La norma non prevede disallineamenti o spostamenti superiori a quelli di cui bisogna tenere conto nelle tolleranze dimensionali. Se l'assieme deve essere caricato pesantemente, si deve verificare che l'effetto cumulativo del disallineamento o dello spostamento, o di entrambi, non impedisca un posizionamento soddisfacente della chiavetta. Se non diversamente specificato, le chiavette conformi a questa norma sono prodotte in acciaio realizzato in conformità alla norma BS 970 con una resistenza alla trazione non inferiore a 550 MN/m2 allo stato finito.
La scelta della chiavetta dell'albero è fondamentale per evitare danni prematuri ai collegamenti ad attrito. Prima di scegliere il tipo di collegamento vale la pena familiarizzare con le regole dettagliate per la scelta della chiavetta per l'albero e la progettazione delle cave per le chiavette dell'albero per capire come calcolare sia le sollecitazioni di taglio, che di compressione che agiscono sulla chiavetta dell'albero. Vi sono molti fattori critici, come il materiale, il tipo di carico, la tolleranza di accoppiamento corretta, ecc., che devono essere prese in considerazione quando si progetta e si realizza un collegamento di forma, in modo che questi elementi di sicurezza svolgano il proprio ruolo. Le tabelle di dimensioni contenute nelle norme facilitano la scelta dei parametri appropriati di questi elementi.
Chiavette prismatiche, cunei prismatici e cave prismatiche in pollici
La chiavetta prismatica è un elemento del collegamento di forma, utilizzato per collegare il mozzo all'albero. Questi sono i tipi più comunemente usati di collegamenti di questo tipo di elementi, utilizzati sia nei collegamenti cilindrici, che conici. Sono realizzate in acciaio con una resistenza minima alla trazione. Vi sono vari vantaggi e svantaggi dell'uso delle chiavette, pertanto è necessario prestare attenzione ai più piccoli dettagli dell'intero progetto per valutare l'utilità del collegamento di forma.
Secondo la maggior parte delle norme, le dimensioni delle chiavette sono riportate in millimetri, tuttavia vi sono anche elementi con dimensioni riportate in pollici. Quando si acquista sempre un prodotto specifico, vale la pena prestare attenzione alle unità di misura in cui vengono riportate le dimensioni.
Una chiavetta non parallela è semplicemente chiamata linguetta, mentre una chiavetta parallela è anche chiamata cuneo.
Vantaggi dei collegamenti di forma
- Bassi costi di produzione ed elevata disponibilità;
- Ben standardizzate (ISO, BS, DIN e ANSI);
- Trasferimento di coppia da medio ad alto;
- Facili da montare e smontare, pertanto facile da riutilizzare.
Svantaggi dei collegamenti di forma
- Non adatti ai carichi direzionali variabili e urti;
- Possibile spostamento assiale del mozzo, a meno che non sia bloccato da un elemento aggiuntivo come una vite di ritenzione o anelli di ritenzione;
- Nel tempo, il collegamento può diventare molto difficile da smontare;
- Le cave per chiavette introducono un punto di sollecitazione dovuto all'effetto di intaglio e riducono la resistenza dell'albero;
- Introducono lo squilibrio dell'albero;
- Difficile calcolare e combinare l'analisi della capacità di carico e lo stack di tolleranza, pertanto i collegamenti di forma sono sovradimensionati;
- Per trasferire il carico assiale, necessitano di un blocco.
Chiavetta prismatica DIN6885
Sono tutti prodotti conformi alla norma DIN 6885. Si tratta di una norma emessa dall'Istituto tedesco per la standardizzazione e attualmente esiste una versione con il nome completo DIN 6885 \ -1: 2021, che costituisce la norma più comunemente usata dai produttori a incastro venduti presso la TME. Anche in questo caso, nelle specifiche disponibili, è possibile scegliere la chiavetta a seconda della necessità di accoppiamento, poiché le dimensioni secondo la norma DIN presuppongono anche 2 tipi di tolleranze di accoppiamento: accoppiamento stretto P9 e accoppiamento lento JS9 o N9.
Chiavette e accoppiamento
La chiavetta è un elemento prismatico dalla tolleranza di accoppiamento stretta sulle sue superfici laterali. Poiché la chiavetta non esercita pressione sulle superfici radiali dei mozzi della ruota e dell'albero, non può essere utilizzata per centrare questi due elementi. Di norma, i collegamenti di forma sono collegamenti fissi, tuttavia, è possibile il loro utilizzo come collegamento mobile (movimento del mozzo della ruota lungo il tenone dell'albero). Nel caso dei collegamenti fissi, per le superfici laterali del mozzo e dell'albero della ruota viene utilizzato l'accoppiamento h6/P9. Nel caso dei collegamenti mobili, per le superfici laterali viene utilizzato l'accoppiamento h6/D10 per il mozzo e h6/H9 per l'albero.
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