Tipi di accoppiamento: come scegliere quello giusto in ingegneria

Gli accoppiamenti sono un aspetto cruciale dell'ingegneria e consentono di unire i componenti affinché possano assemblarsi e sostenere il carico di varie parti. Se state pianificando la produzione di nuovi componenti e dovete conoscere i diversi tipi di accoppiamento e il loro funzionamento, la guida che segue contiene tutto ciò che vi serve. Continuate a leggere.

Che cos'è un accoppiamento in ingegneria?

Gli accoppiamenti in ingegneria sono gli elementi che agevolano l'assemblaggio meccanico: le due parti accoppiate vengono unite tra loro. Questi accoppiamenti si utilizzano per giunzioni temporanee o permanenti. L'accoppiamento rappresenta il gioco meccanico del contatto fisico tra i componenti accoppiati.

I componenti possono sopportare i carichi solo se sono assemblati correttamente. In caso contrario, non sono in grado di sostenerli.

Base degli accoppiamenti: sistema foro e albero

I sistemi con base foro e con base albero offrono uno standard molto diffuso per gli accoppiamenti in ingegneria. Esistono due varianti: base albero e base foro. In entrambe il componente di base ha una dimensione fissa, mentre l'altro componente viene modificato nelle dimensioni per ottenere l'accoppiamento richiesto.

Tra i due sistemi, quello con base foro è il più diffuso ed è persino più comodo per controllare il diametro dell'albero rispetto al foro. Anche il sistema con base albero è importante negli alberi rotanti ad alta velocità: la dimensione del foro viene modificata per ottenere l'accoppiamento richiesto.

I 3 principali tipi di accoppiamento

Esistono tre tipi principali di accoppiamento, ciascuno con le proprie sottocategorie; tutti e tre sono illustrati di seguito.

Tipo 1: accoppiamento con interferenza

Gli accoppiamenti con interferenza sono accoppiamenti caratterizzati da un'elevata forza di attrito in grado di tenere saldamente unite le superfici accoppiate. Il gioco negativo dell'accoppiamento con interferenza conferisce la tenuta dei componenti accoppiati, mantenendoli premuti l'uno contro l'altro.

L'accoppiamento con interferenza si ottiene anche mediante montaggio a caldo o a freddo: uno dei componenti viene riscaldato o raffreddato in modo che si contragga o si dilati, ottenendo un gioco negativo. Ciò comprime i componenti saldamente insieme. Il gioco nell'accoppiamento con interferenza varia tra -0,001 mm e -0,042 mm.

L'accoppiamento forzato a pressione è una variante con il gioco negativo più ridotto, adatta a giunzioni di media resistenza.

L'accoppiamento a spinta presenta un'interferenza media, che aiuta a sopportare il carico e richiede pressatura a caldo o a freddo per assemblare i componenti con forza.

Gli accoppiamenti forzati sono accoppiamenti in ingegneria che richiedono pressatura a caldo o a freddo; sono accoppiamenti permanenti. Richiedono una tolleranza accurata affinché le parti non si rompano.

Tipo 2: accoppiamenti con gioco

Gli accoppiamenti con gioco hanno un gioco positivo e non lasciano spazio tra le superfici assemblate. Le parti in un accoppiamento con gioco godono di una certa libertà; un esempio può essere quello di un perno e di un supporto. Ciò consente ai componenti di muoversi in modo indipendente e di restare bloccati nelle loro posizioni. L'intervallo di gioco per questi accoppiamenti in ingegneria è compreso tra 0,025 mm e 0,089 mm.

In un accoppiamento con gioco ampio, il gioco è superiore all'intervallo sopra indicato e i componenti possono scorrere e ruotare facilmente.

L'accoppiamento con gioco libero è analogo a quello con gioco ampio; i componenti possono mantenere alte velocità e la giunzione può presentare dilatazione termica. Tuttavia, l'accuratezza di posizionamento in questo tipo di accoppiamento è bassa.

Gli accoppiamenti con gioco ridotto offrono un'accuratezza di posizionamento migliore e i componenti possono muoversi ad alte velocità e temperature.

Le giunzioni scorrevoli presentano un accoppiamento in ingegneria di elevata accuratezza, con un gioco minimo tale da limitare il grado di libertà e consentire solo lo scorrimento.

Gli accoppiamenti di posizionamento offrono elevata precisione e aiutano a posizionare accuratamente le parti per l'accoppiamento. Il gioco in questo tipo di accoppiamento è molto ridotto, consentendo un movimento fluido con lubrificazione.

Tipo 3: accoppiamenti di transizione

L'accoppiamento di transizione è una combinazione di accoppiamento con gioco e con interferenza. In base ai requisiti applicativi, può presentare un gioco o un'interferenza limitati.

In caso di interferenza negativa, la capacità di carico è inferiore, mentre in caso di gioco il movimento relativo non è elevato.

L'accoppiamento di transizione offre componenti di posizionamento altamente precisi per le operazioni di assemblaggio, e in questo caso i movimenti relativi sono limitati. Il gioco o l'interferenza meccanica in questi accoppiamenti è compreso tra +0,023 mm e -0,018 mm.

Un accoppiamento simile lascia un gioco minimo, e per ottenere l'assemblaggio si utilizza il mazzuolo di gomma.

Un accoppiamento fisso lascia una piccola interferenza e l'assemblaggio si ottiene applicando una leggera forza. Le pulegge e gli ingranaggi rientrano nella categoria dell'accoppiamento fisso.

Per assemblare i componenti è necessaria una quantità di forza trascurabile.

Questo tipo di accoppiamento consente di sostituire i componenti senza difficoltà.

Come ottenere le tolleranze dimensionali per gli accoppiamenti?

Per ottenere la tolleranza dimensionale per gli accoppiamenti, di seguito sono riportati alcuni metodi.

Lavorazione CNC di precisione

La lavorazione CNC offre un'elevata accuratezza con una tolleranza di +/- 0,001 mm e, scegliendo gli utensili giusti, è possibile produrre componenti altamente precisi.

Rettifica

Rettifica è un metodo che offre una lavorazione di altissima precisione e garantisce un'accuratezza di +/- 0,25 micron.

Alesatura

L'alesatura è un'applicazione specializzata che agevola la realizzazione di fori, e questi fori sono comunemente impiegati per i componenti accoppiati negli accoppiamenti meccanici; pertanto, l'alesatura è adatta allo scopo. È un metodo altamente preciso che consente di asportare materiale all'interno del pezzo e di creare fori con tolleranze strette.

Come scegliere un accoppiamento adatto al proprio progetto

Di seguito sono riportati alcuni dei fattori importanti che aiutano a scegliere un accoppiamento adatto al proprio progetto:

Applicazione

I requisiti applicativi aiutano a scegliere l'accoppiamento giusto. Occorre analizzare il modo in cui i componenti interagiscono una volta assemblati, se devono ruotare o meno e quale funzione sono destinati a svolgere.

Budget

È necessario trovare un equilibrio tra budget e requisiti funzionali. Quando si tratta di ottenere tolleranze strette, occorre scegliere un processo di produzione accurato che rientri nel proprio budget e offra al contempo l'accoppiamento giusto.

Tolleranza

La tolleranza varia per ogni applicazione; pertanto, scegliere la tolleranza di accoppiamento adatta all'applicazione del componente è fondamentale. Occorre analizzare se il componente ruota completamente o meno e quanto gioco libero è necessario.

Conclusione

Quando si producono componenti che si accoppiano tra loro, considerare la tolleranza giusta e il tipo di accoppiamento corretto è fondamentale. Come avrete letto nella guida sopra, avrete certamente appreso tutto sull'argomento. Contattateci quindi all'indirizzo DEK, e progetteremo per voi componenti altamente precisi con l'accoppiamento giusto.