{"id":23125,"date":"2024-04-12T10:14:27","date_gmt":"2024-04-12T08:14:27","guid":{"rendered":"https:\/\/test.cfdfeaservice.it\/index.php\/2024\/04\/12\/alberi-di-trasmissione\/"},"modified":"2024-04-12T10:14:27","modified_gmt":"2024-04-12T08:14:27","slug":"alberi-di-trasmissione","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/test.cfdfeaservice.it\/index.php\/2024\/04\/12\/alberi-di-trasmissione\/","title":{"rendered":"Alberi di trasmissione"},"content":{"rendered":"
\n
\"\"<\/div>\n
\n

Analizziamo i criteri per la progettazione statica e dinamica degli alberi di trasmissisone e alcuni accorgimenti costruttivi<\/strong><\/p>\n

di Giorgio De Pasquale1<\/sup>, Elena Perotti2<\/sup>, Giorgio Avanzato1<\/sup><\/em><\/p>\n

1<\/sup> Smart Structures and Systems Lab, Dip. di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale, Politecnico di Torino.<\/em><\/p>\n

2<\/sup> Senior data analyst.<\/em><\/p>\n

Introduzione<\/strong><\/p>\n

Come noto, il termine \u201calbero\u201d comunemente denota un elemento strutturale cilindrico in grado di ruotare e trasmettere potenza da una fonte motrice, come ad esempio un motore o un\u2019altra unit\u00e0, all\u2019interno di una macchina. La funzione principale degli alberi \u00e8 quella di trasferire il moto rotatorio e la potenza attraverso meccanismi come ruote dentate, pulegge e catene o altri. In alternativa, un albero pu\u00f2 essere progettato per connettersi a un altro albero mediante l\u2019impiego di accoppiamenti specifici. In applicazioni differenti, \u00e8 possibile trovare anche alberi che rimangono in condizioni stazionarie mentre supportano un elemento rotante: \u00e8 il caso ad esempio di alberi di ridotta lunghezza utilizzati per supportare ruote non motrici di veicoli [1].<\/p>\n

La progettazione degli alberi di trasmissione richiede di considerare alcuni aspetti fondamentali, tra cui possiamo citare: (a) il dimensionamento, il posizionamento e il montaggio dei componenti nell\u2019assieme complessivo considerando le rispettive tolleranze di lavorazione, (b) la scelta dei materiali e i loro trattamenti, (c) la rigidezza e la inflessione sotto carico (legate al concetto di linea elastica, momento flettente, momento torcente, accoppiamento taglio-flessione, inclinazione ai cuscinetti), (c) le sollecitazioni interne (resistenza statica, fatica, affidabilit\u00e0), (d) il comportamento dinamico, (e) i vincoli di fabbricazione [1].<\/p>\n

\"\"<\/a>
Figura 1. Esempi delle varianti costruttive pi\u00f9 comune degli alberi di trasmissione [2].<\/figcaption><\/figure>\n

2.1. Geometria<\/em><\/p>\n

2. Varianti costruttive e di progetto<\/strong><\/p>\n

Gli alberi di trasmissione sono ovviamente elementi centrali nella progettazione di sistemi meccanici e di conseguenza possono presentare configurazioni molto complesse nella loro forma, con sequenze di spallamenti, variazioni di diametro e sezione, spostamento del baricentro, e altro. Questi dettagli costruttivi servono molto spesso a fornire un riferimento geometrico per il montaggio e un riscontro fisico per supportare carichi assiali, come nel caso del montaggio di cuscinetti. Spesso per\u00f2 la geometria dell\u2019albero serve a ospitare elementi costruttivi con funzioni pi\u00f9 specifiche, come elementi per il montaggio di ruote dentate (si impiegano chiavette o linguette per prevenire movimenti relativi indesiderati), di guarnizioni o tenute per il lubrificante, di elementi scanalati, di elementi filettati, etc. In Figura 1 si riportano alcuni esempi dei pi\u00f9 comuni alberi di trasmissione.<\/p>\n

La progettazione dell\u2019albero deve garantire che la sua deformata flessionale (in primo luogo) sia mantenuta entro livelli accettabili. Flessioni eccessive potrebbero impattare negativamente sulle prestazioni degli ingranaggi, generando disturbi acustici e vibrazioni indesiderate. Il valore massimo consentito per la flessione di un albero \u00e8 generalmente determinato da vincoli legati alla velocit\u00e0 critica, ai disallineamenti massimi tollerati dalle ruote dentate per il loro corretto ingranamento e i requisiti specifici dei cuscinetti. In generale, si raccomanda che la flessione dell\u2019albero non causi una separazione fra i denti degli ingranaggi superiore a 0.13 mm e un disallineamento fra i loro assi superiore a 0.03\u00b0 [1].<\/p>\n

Per quanto riguarda la eccessiva rotazione della sezione dell\u2019albero, conseguente a deformazione flessionale, in corrispondenza dei cuscinetti, \u00e8 anch\u2019essa fonte di potenziali problemi. In questi casi, il disallineamento non dovrebbe mai superare lo spessore del film d\u2019olio presente tra i corpi volventi del cuscinetto. In generale, sempre come dato di riferimento, \u00e8 bene che il disallineamento della sezione in corrispondenza dei cuscinetti non superi i 0.04 gradi. Per prevenire problemi di questo tipo \u00e8 piuttosto consigliabile ricorrere a cuscinetti orientabili, in grado di lavorare entro un range di inclinazione angolare fra anello interno ed esterno.<\/p>\n

Gli alberi, nell\u2019ambito delle trasmissioni meccaniche, vengono sottoposti a una combinazione di carichi assiali, flessionali e torsionali. Tali carichi possono variare nel tempo e generare complesse condizioni dinamiche. In particolare, un albero in rotazione adibito alla trasmissione di potenza \u00e8 solitamente soggetto a una coppia torcente costante abbinata a una sollecitazione flessionale che produce invece tensioni alterne variabili nel tempo. Si genera quindi una sollecitazione torsionale costante e una flessionale alternata.<\/p>\n

Nel corso della progettazione dell\u2019albero, \u00e8 importante ricordare questi principi di base:<\/p>\n