Gli organi di trasmissione instaurano il collegamento tra alberi motori e condotti per trasmettere un movimento rotatorio ovvero una coppia. Ad esempio, in questo modo si combinano alberi di motori e trasmissioni per formare un'unità di azionamento.
Oltre al compito primario di trasmettere la coppia, gli organi di trasmissione svolgono altre mansioni essenziali:
- Compensazione di sfalsamenti tra alberi ed errori di allineamento
- Eliminazione di errori di circolarità e movimenti assiali
- Smorzamento di urti e vibrazioni
Gli organi di trasmissione vengono usati negli ambiti più disparati. Si va da semplici azionamenti a complesse applicazioni di comando, regolazione e misurazione.
Come tutti i componenti meccanici, anche gli alberi sono soggetti a tolleranze di produzione o di montaggio, che risultano di regola difficili da eliminare completamente se non con un elevato dispendio tecnico.
Se questi scostamenti vengono trascurati a livello costruttivo, ne conseguono vibrazioni, rumorosità, usura o danni agli alberi e ai relativi cuscinetti.
Organi di trasmissione adatti non sono solo in grado di compensare efficacemente sfalsamenti ed errori di movimento, semplificano anche in misura notevole il montaggio e riducono quindi il dispendio nel suo complesso.
Sfalsamenti ed errori di movimento degli alberi possono avere caratteristiche diverse e vanno senz'altro considerati in fase di selezione dell'organo di trasmissione idoneo.
Come tutti i componenti meccanici, anche gli alberi sono soggetti a tolleranze di produzione o di montaggio, che risultano di regola difficili da eliminare completamente se non con un elevato dispendio tecnico. Gli organi di trasmissione sono in grado di compensare questi errori di allineamento e trasmettere comunque la coppia necessaria.
Se tali errori superano però i valori ammessi, si verificano vibrazioni che possono ridurre in poco tempo la durata dell'organo di trasmissione. Pertanto lo sfalsamento effettivo non può mai essere superiore ai valori ammessi così come indicati.
I valori di sfalsamento ammessi riportati nel foglio di normalizzazione tengono conto di errori di allineamento radiale, angolare o assiale. Nel caso di errori di allineamento combinati con due o più errori di altro tipo, ciascun valore ammesso si riduce della metà rispetto a quanto riportato nel foglio di normalizzazione.
In generale è consigliabile limitare gli errori di allineamento al massimo a un terzo del valore ammesso riportato nel foglio di normalizzazione. Infatti, gli errori di allineamento degli alberi si verificano non solo in fase di montaggio, ma spesso solo durante il funzionamento, ad esempio in conseguenza di vibrazioni, dilatazione termica o usura dei cuscinetti.
Coppia nominale
La coppia che l'organo di trasmissione è in grado di trasmettere in maniera continua. Questo valore tiene conto di fluttuazioni di carico durante il funzionamento, pertanto durante la scelta dell'organo di trasmissione non occorre ridurre la coppia nominale (ad eccezione dei giunti a croce). L'organo di trasmissione deve essere scelto in modo che la coppia di carico generata in funzionamento continuo non superi la coppia nominale.
Coppia massima
La coppia che l'organo di trasmissione è in grado di trasmettere a breve termine.
Velocità
La velocità massima dell'organo di trasmissione è stata calcolata sulla base della velocità tangenziale pari a 33 m/s. Test hanno confermato che a questa velocità l'organo di trasmissione non subisce danni.
Momento d'inerzia (massa rotante)
Indica l'inerzia ovvero la resistenza alla rotazione dell'organo di trasmissione durante la rotazione intorno al proprio asse. Quanto minore è il momento d'inerzia, tanto inferiore sarà la coppia di carico in fase di avvio e arresto del motore.
Rigidità torsionale statica
La rigidità torsionale statica indica di quanti gradi ruota un organo di trasmissione a seconda della coppia immessa. Di regola la rigidità torsionale viene indicata in coppia per radiante (Nm/rad). Per semplificare la progettazione è possibile convertire la rigidità torsionale anche in gradi per Nm.
Si applica in questo caso:
2π rad = 360° → 1 rad = 360°/2π = 180°/π ≈ 57,3°
Esempio:
Organo di trasmissione con una rigidità torsionale di 500 Nm/rad = 500 Nm/57,3° → inverso 57,3°/500 Nm ≈ 0,1146°/1 Nm
Coppia di slittamento
La coppia di slittamento designa la coppia con cui l'albero inizia a fuoriuscire dal mozzo. Si presuppone in questo caso che il mozzo sia stato montato applicando la coppia di serraggio delle viti rispettivamente indicata.
Le coppie di slittamento riportate nella tabella si basano su diverse serie di prove. Sono state applicate una tolleranza per l'albero h7, una durezza per l'albero 34-40 HRC e la coppia di serraggio delle viti riportata nella tabella per il mozzo.
La coppia di carico deve essere prevista inferiore alla coppia di slittamento nell'organo di trasmissione. Si deve inoltre verificare che le coppie di slittamento riportate nella tabella siano inferiori ai valori massimi indicati per le coppie. Se non è indicata alcuna coppia di slittamento, è possibile raggiungere la coppia massima.
Dal momento che la coppia di slittamento varia a seconda delle condizioni di impiego, occorre testare l'idoneità dell'organo di trasmissione scelto in condizioni reali.
Fattori di correzione della temperatura
Rigidità torsionale statica e temperatura
I grafici mostrano la variazione della rigidità torsionale statica all'interno dell'intervallo di temperature di esercizio ammesse supponendo che la rigidità torsionale statica sia pari al 100% a una temperatura di 20 °C. All'aumentare della temperatura diminuisce la rigidità torsionale degli organi di trasmissione.
Forza di richiamo - Eccentricità
In caso di montaggio delle estremità degli alberi in posizioni eccentriche, l'organo di trasmissione tenta continuamente di ritornare in posizione di riposo. La forza che agisce in questo caso viene detta forza di richiamo.
Riducendo al minimo l'eccentricità durante l'installazione degli organi di trasmissione, si hanno forze di richiamo meno consistenti.
Diminuisce inoltre la forza che agisce sul cuscinetto dell'albero.
I grafici mostrano la relazione tra la forza e l' eccentricità.
Forza di richiamo - Pressione
Se l'organo di trasmissione è soggetto a compressione in direzione assiale, quindi sotto carico, tenta di ritornare in posizione di riposo. La forza che contrasta la compressione è detta forza di richiamo.
Quanto minore è la compressione di un organo di trasmissione, tanto inferiore sarà la forza di richiamo nonché la forza che agisce assialmente. È un punto che va assolutamente considerato in fase di dimensionamento dell'organo di trasmissione.
I grafici mostrano la relazione tra la forza e la compressione.
