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GIUNTI, INNESTI E FRENI : UNA BREVERASSEGNA

28 December 2011

Premessa all'articolo

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

I giunti

I giunti sono organi di macchine che servono a collegare le estremità di due alberi inmodo che siano solidali nella rotazione; essi sono in grado di trasmettere un momentotorcente 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 FunzioneRigido

coassialecollegare alberi consecutivi

Rigidodisassabile

collegare alberi aventi assi non allineati

Deformabileflessibile

idem, per piccole inclinazioni

Deformabileelastico

ridurre vibrazioni a assorbire urti e improvvise variazioni di coppia

Innestocomandato

collegare e scollegare temporaneamente la trasmissione del moto

Innestoautomatico

limitare la coppia da trasmettere, assicurare la trasmissione per undato regime di rotazione

Da precisare che nel caso degli innesti comandati i comandi di inserimento, cioè

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quelli che spingono una delle due parti rotanti contro l'altra trascinandola inmovimento, possono essere meccanici, idraulici, pneumatici o elettromagnetici.Anche i freni, che sono organi che servono a fermare la rotazione, possono essereconsiderati in alcuni casi innesti in cui uno dei due elementi da collegare rimanefermo e quindi le soluzioni costruttive risultano spesso simili.Abbiamo quindi ad esempio freno a tamburo (vedi figura sotto) ed innestocentrifugo a pattini o ceppi.

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

freno a tamburo

esempio di giunto a flangia tra due tubi

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

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

giunto a dischi

giunto a semigusci

giunto a gusci

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

Il giunto cardanico è un giunto articolato che permette la trasmissione del moto fragli 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 esserecollegati.

giunto a denti

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Flash

Se due giunti cardanici vengono montati in serie è possibile correggere leirregolarità di rotazione dovute al primo giunto con le stesse irregolarità, ma di senso

giunto cardanico

giunto cardanico doppio

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opposto, del secondo. La velocità di rotazione all'ingresso diventa uguale a quella inuscita il giunto è detto omocinetico.

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

Flash

giunto Oldham

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

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

doppio giunto cardanico con braccio telescopico

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Un funzionamento simile lo si ha nei giunti elastici a tasselli, nei qualil'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 cuigli 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 ingomma o materiale sintetico di elevata resistenza.

L'elemento di trasmissione costituito da dischi in gomma e tela gommata lo si ha

giunti a pioli

giunto tipo Periflex

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anche nel giunto parastrappi, in cui le due flange sono collegate alternativamenteai dischi mediante i bulloni.

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

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

giunto parastrappi

giunto giubo

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

Gli innesti

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

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

giunto idraulico

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

Molto diffusi sono gli innesti a frizione che permettono il collegamento anche dialberi in movimento: un semplice modello, con notevoli ingombri e per basse velocità

innesto a denti frontali

cambio innesti frontali peugeot MA

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di rotazione, è l'innesto a frizione conica che prevede, per l'appunto, superfici dicontatto tronco coniche.

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

frizione conica

frizione monodisco elettromagnetica

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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 frizione8,5 monodisco su una Lancia Delta:

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

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

Nel caso dell'innesto centrifugo a sfere (vedi figura sotto) le sfere sono proiettate

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verso l'esterno dalla forza centrifuga impressa dalle alette, portando in rotazione consé la campana:

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

Le ruote libere consentono la rotazione solo in un senso:

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

innesto centrifugo a sfere

frizione a ruota libera

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I freni

I freni sono dei dispositivi atti ad arrestare il movimento degli organi meccanici comeruote 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'unocontro l'altro;

• ad azione indiretta : sfruttano la resistenza in un moto in un fluido ofenomeni di induzione e sono utilizzati non solo per bloccare ma anche perrallentare il moto, tenendo in considerazione che la loro azione deriva dalmovimento stesso.

I freni ad attrito possono essere:

• a nastro: in essi una puleggia rotante è bloccata dall'azione di un nastropremuto sulla sua fascia esterna;

• a ceppi : in essi i blocchetti di materiale ad alto coefficiente di attrito sonopremuti sulla fascia esterna di una puleggia o sulla superficie interna di uncilindro solidale all'elemento rotante che si deve fermare (è il caso dei freni atamburo che abbiamo visto all'inizio del paragrafo dedicato ai giunti);

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

ceppi di un freno a tamburo

freno a ceppi automobilistico

freno a disco

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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 FluidoEstratto da "http://www.electroyou.it/mediawiki/index.php?title=UsersPages:Asdf:giunti-innesti-e-freni-una-breve-rassegna"

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