Accoppiamenti e tolleranze

Le tolleranze sono importanti soprattutto in considerazione degli accoppiamenti ai quali

li pezzi sono destinati. L’accoppiamento più semplice e comune è dato dalla coppia di elementi cilindrici for­mata da un foro e da un albero. Ad esempio l'anello interno di un cuscinetto è il foro e il perno è l'albero.In qualsiasi accoppiamento di due or­gani meccanici di qualunque forma, si indica sempre con l'appellativo convenzionale di albero la parte che costituisce il maschio o pieno e con quello di foro la cosiddetta femmina o vuoto. Ad esempio, nell'accoppiamento prismatico della chiavetta e della sua cava, la chiavetta è l'albero e la ca­va il foro.

Nell’accoppiamento di una guida a coda di rondine, la slitta è l'albero e la guida è il foro.

Nel progetto di un accoppiamento il foro e l'albero hanno sempre la stessa dimensione nominale.

Rappresentazione convenzionale delle tolleranze

di alberi e fori
In figura sono mostrate le rappresentazioni convenzionali delle tolleranze di alberi e fori.

Il campo di tolleranza degli alberi e dei fori viene indicato come in figura, cioè riferito a una linea dello zero assunta per convenzio­ne orizzontale e posta al di sopra del dise­gno (sia per l'albero che per il foro).I simboli che rappresentano le dimen­sioni e gli scostamenti dei fori sono dati da lettere maiuscole; quelli degli alberi invece sono dati da lettere minuscole.

Rappresentazione convenzionale di un accoppiamento

albero-foro

In figura è mostrata la rappresentazione convenzionale di un accoppiamento.

La posizione delle tolleranze si riferisce alla stessa linea dello zero valida sia per l'albero sia per il foro, perché entrambi hanno la stessa dimensione nominale. Il foro e l'albero sono allineati sulla stessa base. Questa rappresentazione è valida anche nel caso di accoppiamenti prismatici.

Accoppiamenti con gioco e con interferenza

In certi accoppiamenti meccanici è richiesto che l'albero possa muoversi rispetto al foro, cioè che la dimensione effettiva dell'albero sia inferiore a quella del foro .

Si realizza così un accoppiamento con gioco. Ad esempio, in un accoppiamento albero-bronzine (A) è necessario lasciare un picco­lo gioco tra i due organi affinché l'albero possa ruotare rispetto alla bronzina fissa e tra i due elementi possa scorrere l'olio lu­brificante. Nello schema di figura 14 il gioco è indicato con G.

Per altre esigenze è necessario realizzare accoppiamenti bloccati, in modo che i due organi non possano spostarsi l'uno rispetto all'altro. In questi casi è necessario che la dimensio­ne effettiva dell'albero sia leggermente su­periore a quel la del foro.

Si realizza cosi un accoppiamento con interferenza. Un esempio di accoppiamento con interfe­renza è quello di un cuscinetto montato con l'anello interno forzato sull'albero (B). Il montaggio può essere realizzato riscal­dando, e quindi dilatando, l'anello e infilandolo poi sull'albero. Quando si raffredda l'anello si restringe e rimane pertanto bloccato sul­l’albero.

Tipi di accoppiamento

A seconda dell'ampiezza e della posizione assegnate alle tolleranze, sia per l'albero, sia per il foro, e in base alle dimensioni ef­fettive raggiunte dai due elementi al termi­ne della lavorazione, si possono avere tre ti­pi di accoppiamenti differenti.

Accoppiamento mobile o libero

Per stabilire con le tolleranze un accoppia­mento mobile bisogna garantire un foro si­curamente più grande della dimensione no­minale e un albero sicuramente più piccolo. Tra l'albero e il foro è assicurato un gioco, perché il campo di tolleranza del foro è fis­sato tutto al di sopra del campo di tolleranza dell'albero.

Accoppiamento fisso o stabile o bloccato

Tra albero e foro vi è interferenza quando il i campo di tolleranza dell'albero è fissato tutto al di sopra del campo di tolleranza del foro, garantendo così un foro più piccolo della dimensione nominale e un albero più grande .

Accoppiamento incerto

Tra albero e foro può esserci o gioco o inter­ferenza, perché le posizioni dei due campi di I tolleranza sono fissate in modo che si so­vrappongano parzialmente .

Accoppiamenti nel sistema albero base

Nel sistema albero base la tolleranza dell’albero rimane costante e i vari tipi di accoppiamento (libero, stabile, incerto) sono ottenuti variando opportunamente la posizione della tolleranza del foro. L’albero viene cioè lavorato in modo che la sua dimensione massima non superi la dimensione nominale, cioè coincida con la li­nea dello zero e la tolleranza prescelta ne stia al di sotto .

Lo scostamento superiore è uguale a 0 e lo scostamento inferiore è uguale al campo di tolleranza:

es = 0 e, = t.

I giochi e le interferenze volute si ottengono variando solo i diametri dei fori.

Accoppiamenti nel sistema foro base

Nel sistema foro base la tolleranza del foro rimane costante e i vari tipi di accoppia­mento sono ottenuti variando la posizione della tolleranza dell'albero. Il foro viene cioè lavorato in modo che la sua dimensione minima non superi la linea dello zero e la tolleranza ne stia tutta al di sopra .

Lo scostamento inferiore è uguale a 0 e lo scostamento superiore è uguale al campo di tolleranza: Ei = 0 Es = t.

I giochi e le interferenze volute si ottengono variando soltanto la tolleranza e la posizio­ne degli alberi. Nel sistema foro base la tolleranza del foro rimane costante e i vari tipi di accoppia­mento sono ottenuti variando la posizione degli alberi.

Scelta del sistema albero base o foro base

Entrambi i sistemi sono impiegati secondo le necessità, le esigenze, le attrezzature e gli strumenti di controllo in dotazione all'of­ficina di produzione. La scelta di un sistema o dell'altro dipende essenzialmente dalla convenienza economica della produzione.

Sistema foro base

II sistema foro base è comunemente usato nella costruzione delle macchine utensili, motori a combustione interna, compressori, nelle costruzioni automobilistiche, aeronautiche, ferroviarie. Il vantaggio del siste­ma foro base sta nel fatto che richiede la dotazione di un numero limitato di alesatori per la finitura dei fori.

Inoltre risulta più semplice e più economico portare alla dimensione voluta il diametro degli alberi che non quello dei fori. Per queste ragioni l'adozione del sistema di lavorazione a foro base è più diffusa e consi­gliata.

Sistema albero base

II sistema albero base è usato, in prevalen­za, nella costruzione degli alberi di trasmissione e loro organi, di macchine operatrici varie, come le macchine agricole, per edilizia, tessili, di sollevamento, e in tutte le industrie i in cui la finitura dei fori può essere eseguita con mole per interni. Adottando il sistema albero base il numero di calibri fissi in dotazione per il controllo dei fori (calibri a tampone) deve essere superio­re a quello dei calibri fissi per il controllo de­gli alberi (calibri a forcella). Poiché i calibri a for­cella sono più costosi dei calibri a tampone, per quanto riguarda il controllo il sistema ad albero base risulta economicamente van­taggioso rispetto a quello foro base.