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.

 

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

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

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.

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).

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.

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.

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 (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

 

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.

 

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

 

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.
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

 

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

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

Schema di frizione a dischi multipli
 

Momento torcente
trasmissibile:
Mr = (z+1) fN Rm

z: numero di dischi