Accoppiamento forzato e accoppiamento con gioco: qual è la differenza?

Gli accoppiamenti di ingegneria svolgono un ruolo fondamentale nella produzione di componenti che devono essere assemblati tra loro. Quando si considerano i diversi tipi di accoppiamento, l'accoppiamento forzato e quello con gioco sono i due più comuni.

La guida seguente esplora l'accoppiamento forzato e quello con gioco, quindi scopriamoli insieme.

Che cos'è un accoppiamento forzato?

L'accoppiamento forzato è anche chiamato accoppiamento con interferenza e consente ai componenti di aderire saldamente l'uno all'altro tramite l'attrito. Questi componenti presentano interferenze intenzionali tra le parti da accoppiare, il che genera un attrito aggiuntivo.

Esempio di accoppiamento forzato

Come esempio di accoppiamento forzato, si consideri un albero lavorato con un diametro maggiore rispetto al diametro interno del cuscinetto. Una pressa idraulica viene utilizzata per forzare il cuscinetto sull'albero. Tale accoppiamento è chiamato accoppiamento forzato e mantiene collegati albero e cuscinetto.

Come calcolare la forza di accoppiamento forzato?

L'accoppiamento forzato può essere calcolato tramite una formula. Essa rappresenta la forza necessaria per inserire un componente in un altro al fine di creare un accoppiamento perfetto.

Questa forza dipende da molti fattori, come l'entità dell'interferenza, le proprietà del materiale come il modulo elastico e la lunghezza di accoppiamento. Inoltre, anche il coefficiente di attrito tra le superfici è cruciale.

La formula per calcolare la forza di accoppiamento forzato considera l'area superficiale, la forza energetica e l'elasticità. La formula è la seguente:

Ogni simbolo è riportato nella tabella sottostante:

Simbolo	Significato
p	Pressione
δ	Interferenza radiale tra albero e mozzo
d	Diametro nominale
do	Il diametro esterno del mozzo
di	Il diametro interno dell'albero
Eo	Modulo di Young del mozzo
Ei	Modulo di Young dell'albero
νo	Coefficiente di Poisson del mozzo
νi	Coefficiente di Poisson dell'albero

Come si realizza un accoppiamento forzato?

Un assemblaggio adeguato è un'operazione molto importante che richiede attenzione e competenze specifiche. Poiché tra i componenti esiste un'interferenza dovuta alle dimensioni dell'accoppiamento forzato, il processo di assemblaggio non è affatto semplice.

Esistono due modi per assemblare le parti accoppiate, e sono i seguenti:

Forza

Le parti dell'accoppiamento forzato vengono poste una di fronte all'altra, con una parte fissa e una mobile. La forza di assemblaggio viene calcolata con la formula sopra riportata e applicata alla parte mobile. Questa spinge la parte mobile dentro quella fissa, realizzando un accoppiamento forzato. Questo metodo dipende dalla forza bruta e richiede che almeno una parte abbia uno smusso.

Dilatazione/contrazione termica

In questo metodo il mozzo viene riscaldato fino ai punti di dilatazione termica, così da espandersi a sufficienza per scorrere sull'albero. In altri casi, viene invece portato a una temperatura alla quale si contrae efficacemente per scorrere nel mozzo. Una volta assemblati, i componenti tornano alla temperatura ambiente.

Che cos'è un accoppiamento con gioco?

L'accoppiamento con gioco prevede l'assemblaggio di componenti liberi di muoversi e non bloccati come in un accoppiamento forzato. Tuttavia, il movimento è limitato. Si può prendere l'esempio di una cerniera, in cui la cerniera ruota insieme al suo perno, ma solo entro un determinato intervallo.

Lo scopo principale nel mantenerli mobili è lasciare un certo gioco tra i componenti, consentendo loro di scorrere l'uno sull'altro.

Esempio di accoppiamento con gioco

Un esempio di accoppiamento con gioco è un bullone che scorre attraverso il foro di una piastra metallica e viene fissato con un dado dall'altro lato. Un altro esempio è un pistone, che si muove liberamente lungo l'asse del cilindro, ma a causa dell'accoppiamento con gioco il suo movimento è limitato a due moti laterali.

Come si realizza un accoppiamento con gioco?

L'accoppiamento con gioco tra i componenti accoppiati può essere realizzato nei due modi seguenti.

Forza

Gli accoppiamenti con gioco richiedono di applicare un'interferenza minima, ovvero di esercitare una certa forza. I componenti vengono posizionati correttamente e la forza viene applicata tramite una macchina.

A mano

In molti casi gli accoppiamenti con gioco scorrono l'uno nell'altro senza alcuna forza esterna. Tuttavia, in alcuni casi vengono forzati a mano anziché con una macchina.

Norme per gli accoppiamenti con interferenza e con gioco

In molte applicazioni, le tolleranze degli accoppiamenti con interferenza e con gioco sono molto critiche e sono regolate da norme. La sezione seguente illustra ciascun tipo di accoppiamento e le norme pertinenti.

Accoppiamenti con interferenza

Gli accoppiamenti con interferenza sono progettati per creare un collegamento sicuro tra l'albero e il relativo foro. Esistono diversi tipi di accoppiamenti con interferenza, come quelli leggeri, pensati per facilitare il montaggio. L'accoppiamento con interferenza medio offre un'interferenza moderata, mentre quello pesante è destinato ai giunti permanenti. Le norme che regolano questi accoppiamenti comprendono ISO 286, ANSI B4.2 e DIN 7157.

Accoppiamenti con gioco

L'accoppiamento con gioco è noto anche come accoppiamento con gioco libero; consente facilmente a un pezzo di scorrere su un altro con un movimento controllato. Questi accoppiamenti sono adatti alle applicazioni che richiedono lo smontaggio e presentano movimenti rotatori. Comprendono sia accoppiamenti lenti sia accoppiamenti rotanti. Le norme che regolano gli accoppiamenti con gioco sono ISO 286 e ANSI B4.1.

Differenza tra accoppiamento con interferenza e accoppiamento con gioco

Gli accoppiamenti con interferenza e con gioco differiscono sotto diversi aspetti; alcune di queste differenze sono illustrate di seguito:

Interferenza/gioco

Negli accoppiamenti con interferenza i pezzi accoppiati richiedono un'interferenza dimensionale. Negli accoppiamenti con gioco, invece, si crea un gioco.

Gradi di libertà

Anche il grado di libertà è una differenza tra accoppiamento con interferenza e accoppiamento con gioco. Nell'accoppiamento con interferenza i pezzi accoppiati sono bloccati e non possono produrre alcun movimento. Nell'accoppiamento con gioco, invece, i pezzi non sono completamente bloccati e possono muoversi entro un intervallo controllato.

Deformazione meccanica

Anche la deformazione meccanica è una differenza tra i due tipi di accoppiamento. Nell'accoppiamento con interferenza i pezzi accoppiati subiscono una deformazione; nella maggior parte dei casi si tratta di deformazione elastica, ma in alcuni casi può essere una deformazione plastica.

Nell'accoppiamento con gioco i componenti non si deformano, poiché vi è un gioco positivo. Pertanto si ha usura superficiale, ma nessuna deformazione.

Montaggio e smontaggio

Negli accoppiamenti con interferenza il montaggio e lo smontaggio sono molto impegnativi, poiché richiedono una notevole forza. Vi sono inoltre diverse difficoltà nel controllo di parametri come temperatura, forza, riscaldamento e raffreddamento. Di conseguenza sussiste anche il rischio di danneggiamento.

Gli accoppiamenti con gioco sono facili da montare e l'operazione può essere eseguita a mano molto rapidamente e senza rischi.

Produzione

Gli accoppiamenti con interferenza richiedono una produzione precisa affinché si ottenga l'interferenza necessaria. Anche la minima variazione dimensionale può causare instabilità e guasti.

Gli accoppiamenti con gioco sono flessibili in termini di tolleranze di produzione e pertanto non richiedono tolleranze molto strette.

Applicazioni

Gli accoppiamenti con interferenza sono adatti ai collegamenti permanenti e rigidi. Possono essere scelti per boccole e cuscinetti, oltre che per alcuni componenti strutturali.

Gli accoppiamenti con gioco sono molto facili da montare e smontare; sono quindi adatti a componenti come alloggiamenti, perni e cerniere.

Conclusione

Dopo aver letto la guida dettagliata qui sopra, avrete appreso tutto sugli accoppiamenti con interferenza e con gioco.

Se desiderate far produrre i vostri componenti con questi accoppiamenti, noi di DEK siamo in grado di soddisfare le vostre esigenze. Offriamo una produzione di componenti di alta qualità e precisione, mettendo al primo posto il contesto di assemblaggio.