1. INTRODUZIONE

Le teste a snodo e gli snodi sferici sono organi meccanici di collegamento particolarmente adatti, per la loro geometria interna, alla trasmissione di forze statiche e dinamiche unitamente a movimentazioni oscillatorie, rotatorie e di ribaltamento. Sono prodotti unificati e vengono realizzati rispettivamente secondo le normative ISO 12240-4 serie K e ISO 12240-1 serie K. Il progetto tiene conto delle sempre maggiori esigenze del mercato che prevedono un gioco ridotto costante nel tempoe la totale assenza di manuteanzione.

2. SCELTA DELLA TESTA A SNODO E DELLO SNODO SFERICO

Per effettuare la scelta appropriata della testa a snodo o dello snodo sferico è importante conoscere quale sarà la sua reale applicazione. Il tipo di carico applicato, sia statico che dinamico è determinante per il corretto dimensionamento della testa a snodo o dello snodo sferico.

Carico Statico

Per carico statico si intende il carico massimo radiale o assiale che applicato alle teste a snodo o agli snodi sferici in modo statico non provoca, in assenza di oscillazioni o rotazioni della sfera e alla temperatura ambiente, deformazioni permanenti o pregiudichi la sua funzionalità. I valori di carico massimo ammissibile sono stati ricavati tramite calcoli e poi verificati su significative campionature prelevate dalla nostra produzione di serie.

Carico statico radiale

Il massimo carico statico radiale ammissibile è quello riportato nelle tabelle dimensionali per teste a snodo e snodi sferici.

Carico statico assiale

Per le teste a snodo il massimo carico statico assiale non deve superare il carico di tenuta assiale dello snodo nella testa (tabella 1), inoltre va calcolato in funzione della lunghezza di avvitamento della filettatura per tipo maschio e della resistenza del maschio collegato al tipo femmina. Per gli snodi sferici il massimo carico statico assiale ammissibile è quello riportato nelle tabelle dimensionali.

Tenuta assiale dello snodo sulla testa

Carico dinamico

Nel caso di carico dinamico (carico con moto relativo tra sfera e boccola) è necessario eseguire le seguenti verifiche:

a) Carico radiale ammesso sulla testa a snodo

In base al tipo di carico, è indispensabile controllare la sollecitazione ammessa. A parità di carico nominale, i carichi dinamici provocano una maggiore sollecitazione sulla testa a snodo rispetto ai carichi costanti; è pertanto necessario introdurre il coefficiente Kf nel calcolo del carico radiale ammissibile:

b) Carico assiale ammesso sulla testa a snodo

Se sulle teste a snodo o sugli snodi sferici vengono applicate entrambe le tipologie di carico, sia assiale che radiale, allora il carico equivalente P sarà dato dalla formula

c) Carico equivalente ammesso

Se sulle teste a snodo o sugli snodi sferici vengono applicate entrambe le tipologie di carico, sia assiale che radiale, allora il carico equivalente P sarà dato dalla formula

d) Pressione specifica p ammissibile:

La pressione specifica è la pressione rilevata tra sfera e superficie di scorrimento

e) Velocità di strisciamento v ammissibile:

La velocità media di strisciamento è la velocità rilevata tra sfera e superficie di scorrimento Verificare che la velocità di strisciamento ammissibile sia compresa nei limiti indicati nella tabella 2

f) Fattore pv ammissibile:

Verificare che il fattore pv ammissibile sia compreso nei limiti indicati nella tabella 2 E’ importante precisare che i suddetti coefficienti di sicurezza sono stati calcolati per applicazioni su organi meccanici con impieghi standard, dove fossero presenti particolari impieghi gravosi (forti carichi pulsanti o con sollecitazioni composte) o dove vi è pericolo per la sicurezza di persone è indispensabile utilizzare fattori di sicurezza maggiori per ridurne la sollecitazione e dove necessario dovranno essere effettuate prove pratiche corrispondenti al reale utilizzo per analizzarne la resistenza effettiva. Per queste particolari applicazioni non possiamo assumerci nessuna responsabilità sul prodotto in quanto non possiamo prevedere a priori il reale utilizzo.

g) Temperatura di esercizio

Le teste a snodo e gli snodi sferici, possono essere utilizzati entro le temperature di funzionamento di seguito elencate: NB. Nel caso di temperature molto elevate, la durata dello snodo verrà ridotta.

3. CRITERI DI UTILIZZO

Le teste a snodo e gli snodi sferici sono prodotti che non necessitano alcuna manutenzione iniziale o durante il funzionamento successivo e in quanto particolari di precisione mantengono inalterate le loro prestazioni solo se vengono rispettati i criteri indicati: › mantenere i particolari nelle loro confezioni originali e immagazzinarle in luogo appropriato
› evitare che durante il montaggio corpi estranei vadano ad inserirsi tra sfera e boccola
› non sollecitare la boccola durante il montaggio/smontaggio ed evitare che durante il funzionamento
questa sia a contatto con altre parti estranee allo snodo stesso
› evitare urti o danneggiamenti durante il montaggio

Utilizzo snodi sferici

È indispensabile che il montaggio nella sede sia effettuato con criteri ben precisi:
› Per semplificare il montaggio è necessario che l’estremità dell’albero e quella dell’alloggiamento, presentino uno smusso con angolo compreso tra i 10° e i 20°.
› Si consiglia di montare lo snodo tramite apposita bussola (o tubo) che aderisca su tutta la superficie della parete dell’anello esterno (fig.1); comunque sono da evitare colpi diretti sullo snodo sferico.
› Di primaria importanza è la precisione sulle tolleranze e sugli errori di forma, nell’esecuzione dell’alloggiamento e dell’albero. Un errato montaggio dello snodo sferico può provocare danneggiamenti al medesimo riducendone la durata. Gli smussi r1 dell’albero e r2 dell’alloggiamento, dovranno essere inferiori a quelli dello snodo riportati in tabella dimensionale (rispettivamente r1s e r2s) (fig.1). La scelta dell’accoppiamento non deve avvenire in maniera casuale, in quanto un’interferenza troppo elevata annullerebbe il gioco radiale tra anello esterno ed interno, aumentando sensibilmente l’attrito e quindi compromettendo la durata dello snodo sferico; al contrario un’accoppiamento libero provocherebbe una deformazione dell’anello esterno riducendone la durata.

È pertanto necessario attenersi alle tolleranze indicate in tabella:

4. TOLLERANZE

Supporto esterno

h, h1 altezza tra lato piano del gambo e centro del foro sfera
d3 filettatura gambo

Boccola snodo sferico

D diametro nominale esterno
∆dmp scostamento del diametro esterno medio dal valore nominale
C larghezza nominale
∆cs variazione della larghezza nominale C

Anello sferico

d diametro nominale foro
B larghezza nominale
∆dmp scostamento del diametro medio del foro dal valore nominale
∆B variazione della larghezza nominale B

Teste a snodo DIN ISO 12240-4 serie K

Teste a snodo simile DIN ISO 12240-4 serie K

Le restanti tolleranze costruttive sono secondo la DIN ISO 12240-4 serie K

Snodi sferici DIN ISO 12240-1 serie K

Snodi sferici simili DIN ISO 12240-1 serie K

Le restanti tolleranze costruttive sono secondo la DIN ISO 12240-1 serie K

5. GIOCO DELLO SNODO

Per gioco si intende lo spostamento sia radiale che assiale dell’anello sferico rispetto alla boccola, questo viene misurato applicando un carico di ± 10 daN (vedi figura).

GIOCO RADIALE
Teste a snodo

Snodo sferico

GIOCO ASSIALE: è circa 3-5 volte quello radiale
Il gioco radiale dello snodo sferico può variare in base all’interferenza di piantaggio dello snodo sferico nel proprio alloggiamento, è pertanto assemblato con un gioco maggiorato per ottenere poi il gioco corretto.

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