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Giunti, innesti e freni : una breve rassegna

Indice

Premessa all'articolo

Nel seguente articolo vogliamo effettuare una breve rassegna, corredata di foto, di questi tre organi di macchine che permettono la trasmissione del moto. Analizzeremo nell'ordine : giunti, innesti e freni.

I giunti

I giunti sono organi di macchine che servono a collegare le estremità di due alberi in modo che siano solidali nella rotazione; essi sono in grado di trasmettere un momento torcente tra due parti consecutive di un albero, separate od unite dal giunto stesso.
Il collegamento in questione può essere permanente od inseribile temporaneamente (in tal caso si parla di innesto).


Nella tabella che segue sono elencate le tipologie e gli impieghi dei giunti:

Tipo di giunto Funzione
Rigido coassiale collegare alberi consecutivi
Rigido disassabile collegare alberi aventi assi non allineati
Deformabile flessibile idem, per piccole inclinazioni
Deformabile elastico ridurre vibrazioni a assorbire urti e improvvise variazioni di coppia
Innesto comandato collegare e scollegare temporaneamente la trasmissione del moto
Innesto automatico limitare la coppia da trasmettere, assicurare la trasmissione per un dato regime di rotazione


Da precisare che nel caso degli innesti comandati i comandi di inserimento, cioè quelli che spingono una delle due parti rotanti contro l'altra trascinandola in movimento, possono essere meccanici, idraulici, pneumatici o elettromagnetici.
Anche i freni, che sono organi che servono a fermare la rotazione, possono essere considerati in alcuni casi innesti in cui uno dei due elementi da collegare rimane fermo e quindi le soluzioni costruttive risultano spesso simili.
Abbiamo quindi ad esempio freno a tamburo (vedi figura sotto) ed innesto centrifugo a pattini o ceppi.

freno a tamburo

freno a tamburo



Giunti rigidi tipici sono i giunti a dischi o flange con mozzi di cui è previsto il calettamento mediante linguette sugli alberi da collegare: le superfici dei dischi trasmettono il moto per attrito, in quanto sono premute l'una contro l'altro da bulloni (in numero variabile da 6 a 10).

esempio di giunto a flangia tra due tubi

esempio di giunto a flangia tra due tubi


giunto a dischi

giunto a dischi



Il giunto a manicotto (vedi figura sotto) è costituito da due gusci, riunti da bulloni per formare un elemento tubolare, che è premuto sugli alberi da collegare.

giunto a semigusci

giunto a semigusci


giunto a gusci

giunto a gusci



Il giunto della figura sottostante invece rappresenta una soluzione più grossolana con l'impiego di viti di pressione:


Il manicotto del giunto a denti, raffigurato sotto, presenta invece delle scanalature al so interno in cui si vanno ad impegnare le dentature esterne di due mozzi, collegati come al solito agli alberi da linguette:

giunto a denti

giunto a denti



Il giunto cardanico è un giunto articolato che permette la trasmissione del moto fra gli alberi con notevole disassamento angolare.
E' formato da una crociera rigida, alle cui estremità sono imperniate due forcelle, che si trovano in piani perpendicolari e sono solidali agli alberi che devono essere collegati.


giunto cardanico

giunto cardanico

giunto cardanico doppio

giunto cardanico doppio




Se due giunti cardanici vengono montati in serie è possibile correggere le irregolarità di rotazione dovute al primo giunto con le stesse irregolarità, ma di senso opposto, del secondo. La velocità di rotazione all'ingresso diventa uguale a quella in uscita il giunto è detto omocinetico.


I giunti tipo Oldham sono adoperati in caso di alberi con assi paralleli ma non allineati:


giunto Oldham

giunto Oldham



Giunti omocinetici che permettono di avere la stessa velocità di rotazione per alberi collegati con assi ad angolo variabile sono applicati in particolare nelle auto a trazione anteriore. E' il caso del giunto omocinetico a doppio giunto cardanico e del giunto sincrono a sfere.

doppio giunto cardanico con braccio telescopico

doppio giunto cardanico con braccio telescopico



I giunti a pioli consentono lievi inclinazioni degli assi collegati grazie alla deformabilità degli elementi di collegamento. Essi sono simili ai giunti a dischi ma le superfici affacciate non sono a contatto e hanno al posto dei bulloni dei perni che sono circondati da un manicotto in gomma; essi assicurano un collegamento elastico.

giunti a pioli

giunti a pioli


Un funzionamento simile lo si ha nei giunti elastici a tasselli, nei quali l'accoppiamento elastico lo si ha fra i tasselli metallici e gli inserti in gomma.



Un giunto molto conosciuto è il giunto tipo Periflex: è una tipologia di giunto in cui gli elementi elastici hanno il compito di attuare variazioni improvvise di coppia.
Il giunto tipo Periflex è formato da due dischi affacciati collegati da un elemento in gomma o materiale sintetico di elevata resistenza.

giunto tipo Periflex

giunto tipo Periflex



L'elemento di trasmissione costituito da dischi in gomma e tela gommata lo si ha anche nel giunto parastrappi, in cui le due flange sono collegate alternativamente ai dischi mediante i bulloni.

giunto parastrappi

giunto parastrappi



Nel giunto Giubo i bulloni collegano alternativamente le due flange ad un anello toroidale in gomma:

giunto giubo

giunto giubo



Il giunto a lamelle elastiche o giunto Bibby è composto da due mozzi affacciati che portano sulla superficie esterna delle sporgenze o denti tra i quali è inserita una lamina metallica che si deforma progressivamente opponendo una resistenza crescente quando uno dei mozzi tende a ruotare rispetto all'altro.



Infine un giunto particolare è il giunto idraulico che è un giunto progressivo, quasi un innesto, poiché l'accoppiamento è dovuto ad un liquido che, messo in moto dalle palette di un disco solidale con l'albero motore, trascina in movimento le palette solidali all'albero condotto:


giunto idraulico

giunto idraulico

Gli innesti

Gli innesti svolgono funzioni simili a quelle svolte dai giunti ma consentono di effettuare o di sciogliere il collegamento con delle manovre semplici e rapide ad alberi fermi o ad alberi in moto.


Alla prima tipologia appartengono gli innesti a denti frontali o gli innesti a denti paralleli, in cui i mozzi presentano una dentatura esterna sulla quale può ingranare una dentatura interna di un manicotto o di una campana scorrevole.

innesto a denti frontali

innesto a denti frontali



La figura seguente (tratta da http://www.rgfcompetition.com/trasmissioni.htm) ritrae un cambio ad innesti frontali per una Peugeot MA:

cambio innesti frontali peugeot MA

cambio innesti frontali peugeot MA



Molto diffusi sono gli innesti a frizione che permettono il collegamento anche di alberi in movimento: un semplice modello, con notevoli ingombri e per basse velocità di rotazione, è l'innesto a frizione conica che prevede, per l'appunto, superfici di contatto tronco coniche.

frizione conica

frizione conica



La maggior parte degli innesti a frizione utilizza delle superfici di contatto piane a corona circolare.
Si possono basare sul contatto fra un solo disco collegato all'albero condotto che viene premuto contro una superficie simile conduttrice ed entrambe sono rivestite di materiale ad alto coefficiente d'attrito : è il caso della frizione monodisco che è particolarmente utilizzata nelle autovetture:

frizione monodisco elettromagnetica

frizione monodisco elettromagnetica


La seguente foto (tratta da http://www.maxicarracing.it/Maxi%20Car%20Racing%20-%20FOTO%20-/Elaborazioni/Varie/slides/Frizione%208,5%20monodisco%20su%20Delta%20Laterale.html) ritrae una frizione 8,5 monodisco su una Lancia Delta:



Oppure si possono basare sul contatto fra una serie di dischi collegati ad un albero : è il caso degli innesti a frizione a dischi multipli. I dischi alternati presentano delle sporgenze o denti, rispettivamente all'esterno o all'interno, che scorrono in delle scanalature praticate nei supporti dei dischi. La forza che preme i dischi tra di loro può essere dovuta ad un azionamento meccanico, idraulico o elettromagnetico.



Innesti automatici vengono usati per assicurare il collegamento una volta raggiunto un dato regime di rotazione.
Nell'innesto centrifugo a ceppi si verifica quanto segue: i ceppi, rivestiti di materiale ad alto coefficiente di attrito e collegati ad un mozzo, quando la forza centrifuga supera la resistenza delle molle, premono sulla superficie interna della campana corrispondente all'altro mozzo.


Nel caso dell'innesto centrifugo a sfere (vedi figura sotto) le sfere sono proiettate verso l'esterno dalla forza centrifuga impressa dalle alette, portando in rotazione con sé la campana:

innesto centrifugo a sfere

innesto centrifugo a sfere



Anche i giunti idraulici possono essere inseriti in questa categoria in quanto entrano in funzione solo dopo un certo regime di rotazione.


Le ruote libere consentono la rotazione solo in un senso:

frizione a ruota libera

frizione a ruota libera

il corpo volvente nella rotazione in senso orario del corpo interno preme la molletta e consente il movimento dello stesso rispetto alla corona, mentre nel caso opposto si incunea tra il corpo interno e la corona, in modo tale da renderli solidali.


I freni

I freni sono dei dispositivi atti ad arrestare il movimento degli organi meccanici come ruote di veicoli, pulegge di organi di sollevamento o di macchini utensili, ad esempio.


I freni possono essere:

  • ad azione diretta : in genere ad attrito, derivante da corpi premuti l'uno contro l'altro;
  • ad azione indiretta : sfruttano la resistenza in un moto in un fluido o fenomeni di induzione e sono utilizzati non solo per bloccare ma anche per rallentare il moto, tenendo in considerazione che la loro azione deriva dal movimento stesso.


I freni ad attrito possono essere:

  • a nastro: in essi una puleggia rotante è bloccata dall'azione di un nastro premuto sulla sua fascia esterna;
  • a ceppi : in essi i blocchetti di materiale ad alto coefficiente di attrito sono premuti sulla fascia esterna di una puleggia o sulla superficie interna di un cilindro solidale all'elemento rotante che si deve fermare (è il caso dei freni a tamburo che abbiamo visto all'inizio del paragrafo dedicato ai giunti);
ceppi di un freno a tamburo

ceppi di un freno a tamburo


freno a ceppi automobilistico

freno a ceppi automobilistico

  • a disco: un disco che è collegato all'elemento rotante è bloccato da una pinza che si chiude su di esso: si ha un migliore raffreddamento ma è necessaria una maggiore forza premente.
freno a disco

freno a disco


Bibliografia

  • Disegno tecnico industriale - Chirone, Tornincasa.
  • Giunti, innesti, frizioni, freni: prof. Ing. Nazzareno Corigliano - ITIS “G. Marconi” – Bari-Corso di Meccanica Applic. e Macchine a Fluido
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Commenti e note

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di ,

Per me che mi sto apprestando a studiare meccanica applicata alle macchine, è stato un vero piacere leggere questo articolo, grande asdf!

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di ,

Grazie mille maxto :-). Grazie per il tuo apprezzamento :-).

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di ,

Complimenti, come sempre un argomento interessante e un ottimo articolo. Grazie e continua così.

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di ,

Grazie mille paolo1969 :-) .

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di ,

Bravo! Ottimo articolo

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di ,

Grazie per il tuo apprezzamento Lele_u_biddrazzu :-) .

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di ,

Interessante rassegna, complimenti!

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