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  • 8/16/2019 Teoria-filettature

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    ECM - Collegamenti filettati1

    Politecnico di TorinoDipartimento di Meccanica

    Teresa Berruti

    Cristiana Delprete

     Massimo Rossetto

     ECM - Collegamenti filettati 1

    COLLEGAMENTI FILETTATI - INDICE

    • Filettature - nomenclatura collegamenti filettati• Analisi del collegamento - diagramma di inteferenza

      forza assiale e momento di serraggio• Resistenza del fusto

    forza assiale limite - materiali per bulloneria• Effetto dei carichi esterni

    fattori di ripartizione del carico - stima deformabilità viti e pezziaccorgimenti per diminuire il carico sulle viti e casi particolari

    • Incertezze ed allentamenti• Calcolo collegamenti filettati

    verifica staticaverifica del carico minimo di serraggioverifica a fatica

    • Dispositivi antisvitamento• Viti con carichi trasversali

     ECM - Collegamenti filettati 2

    FILETTATURE

    • Viti di manovra• Viti di collegamento (smontabile)

    Filettature metriche ISOProfilo triangolare - UNI 4536 (1964)

    Profilo trapezio - UNI ISO 2901÷2904 (1978)

    Filettature Whitworth - UNI 2709 (1945) (pollici - 55°)

    Filettature ‘gas’a tenuta stagna sul filetto - UNI ISO 7-1 (1984)a tenuta non stagna - UNI ISO 228 (1983)

    Filettature a ‘dente di sega’ UNI 127-128 (1928)

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    Teresa Berruti

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     ECM - Collegamenti filettati 3

    Nomenclatura collegamenti filettati

     Bullone (vite+dado)

    Viti (mordenti)

     Prigionieri

    montaggio con leggerainterferenza…

    a volte avvitamento fino

    alla fine della filettatura…

     possibili problemi dovuti

    all’aria intrappolata...

     ECM - Collegamenti filettati 4

    I collegamenti filettati applicano una forzaassiale che tende ad unire le parti.

    Le azioni trasversali devono essere contrastatedall’attrito che si genera fra le superfici.

    Le viti non devono lavorare a taglio !!!!

    ANALISI DEL COLLEGAMENTO

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     ECM - Collegamenti filettati 5

    I pezzi collegati sono compressi dal bullone (si accorciano)La vite viene caricata dal pezzo (si allunga).⇒ collegamento forzato dato dall’interferenza i fra bullone e pezzo:

    Pezzi primadel serraggio

    Riferimento i = p ·ngiri(n° giri dopo il primo contatto)

     F  p = Forza che agisce sul pezzo

      (risultante) F  p

     F v

     F v=Forza che agisce sulla vite  (risultante)

    i

     F  p

     ECM - Collegamenti filettati 6

     F v

    uv

    v

    vv

    u

     F  K   =

     F  p

    u p

     p

     p p

    u

     F  K    =

     F  P  F v

    u p, uv

     K i = rigidezza δv = deformabilità ui = spostamento

    vite

     pezzi

    vite+pezzi

    v

    v

    vv

     F 

    u

     K ==δ   1

     p

     p

     p p

     F 

    u

     K 

    ==δ   1

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     ECM - Collegamenti filettati 7

    Diagramma interferenza

     F  P  F v

    iu puv

    i

    Punto di funzionamento

     ECM - Collegamenti filettati 8

    La forza viene applicata al collegamento mediante serraggioeffettuato con opportune chiavi che forniscono un momento.

    Il momento resistente è dato da:• attrito fra filetti di vite e madrevite;• attrito fra la sup. del pezzo e quella del dado e del sottotesta.

    Le forze di attrito dipendono dalla forza assiale che subisce la vite

    È quindi possibile trovare una relazione fra momento di serraggio(e di svitamento) e forza assiale sulla vite (v. Meccanica applicata)

    Forza assiale e momento di serraggio

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     ECM - Collegamenti filettati 9

    [ ] st mmv

    T  d d 

     F 

     M    ϕ⋅+ϕ+α⋅= tan)'tan(2

     M T   = momento di serraggio M  svit   = momento necessario per lo svitamentod m  = diametro medio del filettod t  = diametro ‘efficace’ su cui agisce la forza fra testa e sottotestatanϕ s =  f  s = coefficiente di attrito (sottotesta-pezzi)tanϕ =  f = coefficiente di attrito (vite-madrevite)

    tanϕ’= coeff. di attrito apparente:metriche) re(filettatu

    cos

    tan'tan   °=α

    αϕ=ϕ   30

     passotan   =⋅π

    =α  pd 

     p

    mm

    [ ] st mmv

     svit  d d  F 

     M    ϕ⋅+ϕ−α⋅= tan)'tan(2

    αm = angolo dell’elica:

     ECM - Collegamenti filettati 10

    Assumendo 'tantan)'tan(   ϕ+α≈ϕ+α mm

    Il momento di serraggio risulta:

    ( )

       

       ϕ⋅+

    αϕ⋅+

    π=

    =ϕ⋅+ϕ⋅+α⋅=

     st mv

     st mmmvT 

    d d  p F 

    d d d  F 

     M 

    tancos

    tan

    2

    tan'tantan2

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     ECM - Collegamenti filettati 11

    RESISTENZA DEL FUSTO

    Dato un momento di serraggio la vite (nel tratto fra i sottotesta)sopporta:• un carico assiale F v• il momento torcente dovuto all’attrito sui filetti (la quota di

    momento dovuta all’attrito nel sottotesta non vienesopportata dal fusto della vite)

    ( )     

     

     

     

    α

    ϕ

    ⋅+π=ϕ⋅+α⋅= cos

    tan'tantan*

    m

    v

    mmm

    v

    T d 

     p F d d 

     F  M 

    22

     ECM - Collegamenti filettati 12

    Per il calcolo delle sollecitazioni si fa riferimento alla sezioneminore, che normalmente è quella di nocciolo(non si tiene conto dell’effetto di rinforzo dei filetti)

    (tabelle)nocciolodidiametro=π

    = nn

    n d d 

     A4

    2

    32

    164

    n

    n

    va

     M 

     F 

    ⋅π

    ⋅=τ

    ⋅π

    ⋅=σ

    *

    2

    22313    

      

     στ⋅+⋅σ=τ⋅+σ=σa

    aaid 

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     ECM - Collegamenti filettati 13

       

      

    αϕ⋅+

    π=

       

      

    αϕ

    ⋅+π⋅⋅=⋅⋅π

    ⋅⋅π⋅

    =στ

    cos

    tan

    cos

    tan*

    mn

    mv

    vnv

    n

    n

    T a

    d  p

    d  p F 

     F d  F 

     M 

    2

    2

    4

    4

    16  2

    3

    Da cui

    2

    2

    312

    31 k d  p

    d am

    naid    ⋅+⋅σ=

       

      

    αϕ⋅+

    π⋅+⋅σ=σ

    cos

    tan

    231 k 

    id a

    ⋅+σ=σ

    k  dipende solo da fattori geometrici e dall’attrito

     

      

      

    αϕ⋅+

    π=

    costan

    mn

    d  pd 

    k    2

     ECM - Collegamenti filettati 14

    Si suppone di poter sollecitare la vite al montaggio fino ad una frazione X  del limite elastico del materiale della vite (tipicamente X = 0.9).Si pone quindi:

    2.0lim,  pid   R X  ⋅=σ2

    2.0lim,

    31 k 

     R X   pa

    ⋅+

    ⋅=σ

    Si determina quindi la forza assiale limite sulla vite:

    431

    2

    22.0lim,lim, n pnav d 

    k  R X  A F    ⋅π⋅

    ⋅+⋅=⋅σ=

    E quindi il momento di serraggio:

       

       ϕ⋅+

    αϕ⋅+

    π=  st m

    vT  d d 

     p F  M  tan

    cos

    tan

    2lim,

    Forza assiale limite

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     ECM - Collegamenti filettati 15

    Valori da assumere per i calcoli

     Dd t    ⋅≈   31.  D = diametro nominale vite

    Coefficiente di attrito f =tanϕϕ (acciaio-acciaio): in tutti i casiconviene assumere il coefficiente di attrito minimo fra quellirilevati sperimentalmente:

    Viti brunite o fosfatate:lubr. olio: 0.12 ÷ 0.18 lubr. MoS2: 0.10 ÷ 0.12

    Viti con zincatura galvanica: 0.12 ÷ 0.18

    Viti con cadmiatura galvanica 0.08 ÷ 0.12

    ( per bulloneria normale, in altri casi valutare d t  secondo il disegnodella vite)

     ECM - Collegamenti filettati 16

    Materiali per bulloneria

    I materiali sono suddivisi per classi di resistenza,individuate da due numeri separati da un punto: x.ydove x = Rm/100,  y =10· R p0.2 / Rm

    Esempio: classe 8.8 indica Rm= 800 MPa, R p0.2 = 640 MPa

    Classi: 3.6 - 4.6 - 4.8 - 5.6 - 5.8 - 6.6 - 8.8 - 10.9 - 12.9

    Per i lavori di carpenteria (costruzioni) classe minima 8.8diametro minimo M 12

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     ECM - Collegamenti filettati 17

    Veri fi ca fil etti 

    Le filettature unificate hanno dimensioni tali per cui la resistenzadel filetto è superiore alla resistenza del fusto

    I FILETTI NON DEVONO ESSERE VERIFICATI

    Il carico si distribuisce sulle spire in modo decrescente:le prime 5-6 spire sostengono il 90% del carico

     Non servono quindi lunghezze della madrevite elevate per 

    sostenere carichi maggiori.

     ECM - Collegamenti filettati 18

    AZIONE DI CARICHI ASSIALI ESTERNI

    In assenza di carichi assiali esterni la forza sulla vite e sul pezzo sono in equilibrio:  F v =  F  pSe si suppone di applicare un carico C  nel sottostesta del dadoche tende ad allungare la vite, si ha una nuova situazione diequilibrio :  F’  p + C  =  F’ v

    .. l’interferenza rimane immutata...

     F v

     F  p

     F v

     F  p

     F’ v

     F’  p C 

     F’ v

     F’  p C 

     F’ v

     F’  p C 

     F’ v

     F’  p C 

     F’ v

     F’  p C 

     F’ v

     F’  p C 

     F’ v

     F’  p C 

     F’ v

     F’  p C 

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     ECM - Collegamenti filettati 19

     F  p  F v

    iu puv

    i

    C ∆C  p

    ∆C v

    ∆u

     F’ v

     F’  p

     F  p =  F v

     F’ v=  F v + ∆C v F’  p=  F  p  - ∆C  pC=∆C v+ ∆C  p

     ECM - Collegamenti filettati 20

    )(

    :teanalogamene

    )(

    )()(

     pv

    v p

     pv

     p

    v

     pv

     p

     pv

    v p

    v

    v

    v p

     pv

    v pv p

    C C 

    C C 

    u

    u

    uuu

    C C C 

    δ+δδ=∆

    δ+δ

    δ

    =∆

    δ+δδ

    =δ+δ⋅∆

    δ⋅δ⋅

    δ∆=∆

    δ⋅δδ+δ

    ∆=δ∆+

    δ∆=∆+∆=

    Fattori di ripartizione dal carico

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     ECM - Collegamenti filettati 21

    Stima della deformabilità della vite

    l 1, A1 l 2, A2 l 3, A3

     L p

      

     

     

     

        ++++=

    ⋅=

    ⋅==δ   ∑

    3

    3

    2

    2

    1

    1, 4.04.01

     A

     Dl 

     A

     A

     Dl 

     E  A E 

     A E 

     L

     F 

    u

    viv

    efficacei

    vv

    v

    v

    vv

    Vite di diametro nominale D, materiale con modulo elastico E v

    I termini 0.4 D tengono conto che la vite non finisce al sottotesta…L’area del tratto filettato è calcolata con il diametro medio (d m).La formula deve essere adattata ai vari casi.

    (area ‘media’)

     ECM - Collegamenti filettati 22

    Stima deformabilità dei pezzi serrati

     diversiserrati pezzideimateriali 

    ugualiserrati pezzideimateriali 

    ∑=δ

    ==δ

     pi

     pi

     p p

     p p

     p

     p

     p p

     E 

     L

     A

     A E 

     L

     F 

    u

    1

    Il calcolo esatto richiede la conoscenza della distribuzione delletensioni e delle deformazioni dovute allo schiacciamento.Come prima stima ci si riconduce al caso di un cilindro equivalentecon area A p tale da generare la stessa contrazione del caso reale a

     parità di carico imposto.La deformabilità si calcola quindi come:

    Per la stima di A p si individuano tre casi

  • 8/16/2019 Teoria-filettature

    12/30

    ECM - Collegamenti filettati12

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     Massimo Rossetto

     ECM - Collegamenti filettati 23

    Caso a) D p

    /d et ≤

     1

    ( )224

     f  p p d  D A   −π=

    d et 

    d  f 

     D p

     D

     L pd  f 

     D p

     L pd  f 

     D p

     L p

     ECM - Collegamenti filettati 24

    Caso b) D p/d et = 1 ÷ 3

    ( )

    ( ) D L L

     L Ld 

     Dd d  A

     p p

     p pet 

    et 

     p f et  p

    8;min

    1002.01

    84

    *

    2**22

    =

      

     

     

     

     +⋅⋅   

      

     −π+−π=

    d  f d et 

     D

     L pd et 

     D

     D p

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    ECM - Collegamenti filettati13

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     ECM - Collegamenti filettati 25

    Caso c) D p/d et ≥ 3

    ( )   ( ) D L Ld  Ld  A  p p f  pet  p   8104

    22

    ;min. ** =

    −⋅+π=

    d  f 

    d et 

     D

     L p

     ECM - Collegamenti filettati 26

    A parità di carico C ∆C v diminuisce all’aumentare di δv )(  pv

     pv C C  δ+δ

    δ=∆

    Per aumentare δv si può aumentare la lunghezza della vite, adesempio utilizzando un distanziale (ed un gambo completamentefilettato)

    Aumentando la lunghezza del pezzo

    aumenta anche la sua deformabilità δ p,ma, scegliendo opportunamente ledimensioni del distanziale, si può farein modo che essa aumenti in misuraminore rispetto alla deformabilità dellavite.

     NB: se ∆C v diminuisce, ∆C  p aumenta

     Accorgimenti per diminuire il carico sulle viti

    e casi particolari

  • 8/16/2019 Teoria-filettature

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     ECM - Collegamenti filettati 27

     F  p  F v

     F v,lim rimane uguale perché dipende daldiametro di nocciolo

    ∆C v∆C vC  C 

    i

     F v,lim

    Vite ‘allungata’

     ECM - Collegamenti filettati 28

    Vi ti con fusto alleggeri to 

    d  g 

     

     

     

     

     

    α

    ϕ⋅+

    π

    =

    cos

    tanm

     g 

    d  p

    k   2

    431

    2

    2

    2.0lim,lim,

     g  p g av

     R X  A F 

    ⋅π⋅

    ⋅+

    ⋅=⋅σ=

       

       ϕ⋅+

    αϕ⋅+

    π= tan

    cos

    tanlim,t m

    vT  d d 

     p F  M 

    2

    .. la F v,lim  deve essere calcolata in base ad A g 

  • 8/16/2019 Teoria-filettature

    15/30

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     ECM - Collegamenti filettati 29

     F  p  F v

    ∆C v∆C v

    i

     F v,lim

     F v,lim(alleggerita)

     F v,lim

     , calcolata in base ad A g 

    , è inferiore,la deformabilità del pezzo è invariata

     ECM - Collegamenti filettati 30

    Carico appli cato non sottotesta 

    modello...

    i  prima del montaggio dopo il montaggio

    A

    i

    B

    a pδ

    b pδ

    c pδ

    a pδb pδc pδ

    vδ pδ  pδvδ vδ vδ

    c p

    b p

    a p p   δ+δ+δ=δ

    A B

     p

    ca

     p

    b

     L

     L Ln

     L

     Ln

      +=−

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     ECM - Collegamenti filettati 31

     p p

     p p

    vv

    vv

     A E 

     L

     A E 

     L

    ⋅=δ

    ⋅=δ ;

    Con il carico sottotesta...

     L p = Lv

    Con il carico non sottotesta la deformabilità del pezzotra i punti di applicazione del carico diminuisce e risulta:

    v pv p p

    c

     p p

    a

    vv

    vv n

     A E 

     L

     A E 

     L

     A E 

     Lδ>δ−+δ=

    ⋅+

    ⋅+

    ⋅=δ )1(*

    a pδb pδ

    c pδ

    C Alla deformabilità della vite bisogna invecesommare quella del pezzo esterno ai carichi:

     p p p

     p

     p p

    bb p p

     A E 

     Ln

     A E 

     Lδ<

    ⋅⋅

    =⋅

    =δ≡δ*

     ECM - Collegamenti filettati 32

    Per il carico è come se la vite fosse più deformabilee il pezzo più rigido.

    Per la vite risulta quindi cautelativo assumere sempre ilcarico come se fosse sottotesta.

     F  p

     F v

    i

     F v,lim

     pezzo A

     pezzo B

    vite A vite B

  • 8/16/2019 Teoria-filettature

    17/30

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     ECM - Collegamenti filettati 33

    In questo caso potrebbero insorgere problemi sul carico minimo F  p,lim perché è maggiore la possibilità di distacco; in questo casotutto il carico graverà sulla vite (situazione da evitare).

     F  p  F v

    i

    A: pezzoB: pezzo

    A: vite B: vite

     F v

    Carico appli cato non sottotesta 

     NB: F v può essere inferiore a F v,lim (vedi nel seguito)

     ECM - Collegamenti filettati 34

    Elemento elastico tra i pezzi

    L’inserimento di un elemento elastico fra i pezzi, ad esempio unaguarnizione, comporta un’aumento molto elevato delladeformabilità δ p, quindi il carico sarà sopportato quasi interamentedalla vite:

     F  p

     F v

    i

     F v,lim

    ∆C v ≈ C 

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     ECM - Collegamenti filettati 35

     Possibile rimedio:

     F  p  F v

    i

     F v,lim

     F e

     F  p

     ECM - Collegamenti filettati 36

    Il carico iniziale sulla vite e quindi di compressione sui pezzi serrati,viene dato dal momento M T  , calcolato in base alla forza F v= F  p

    In esercizio il carico di serraggio F  p può diminuire a causa di:

    • Incertezze sulla forza F v al montaggio e sul momento applicato

    • Allentamento del collegamento (ad es. per assestamenti dovuti avibrazioni,…)

    • Azione del carico esterno (∆C  p)

    INCERTEZZE / ALLENTAMENTI

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     ECM - Collegamenti filettati 37

    I ncertezze sul la for za F v  al montaggio e sul momento appli cato 

    Le incertezze derivano da due cause:

    • incertezza sul coefficiente di attritoAll’aumentare del coefficiente di attrito, a parità di momentoapplicato, diminuisce la forza sulla vite.

    • incertezza sulla misura del momento applicatoSpesso il momento non viene misurato; le attrezzature diofficina che permettono la misura sono tarate in modo da

    avere eventuali scostamenti che permettano solamente unmomento applicato minore di quello impostato.

     ECM - Collegamenti filettati 38

    Da apposite misure si è trovato il campo di incertezza

    min,

    lim,

    min,

    max,

    v

    v

    v

    v

     F 

     F 

     F 

     F  I    ==

    Serraggio con chiave dinamometrica:  I  = 1.6

    Serraggio con avvitatore ad impulsicon taratura periodica :  I  = 2.5

    Serraggio manuale o con avvitaturasenza taratura periodica  I  = 4

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     ECM - Collegamenti filettati 39

    Al lentamento del collegamento 

     Nel tempo sotto l’azione di forze esterne le superfici dei pezziserrati subiscono un assestamento con modifica della rugosità e

     perdita dell’interferenza ∆i e conseguente perdita dela forza sullavite ∆ F v

    Valori di ∆i in µmForze assiali Forze tangenziali N°

    superfici R a = 1.6 µm R a = 0.8 µm R a = 1.6 µm R a = 0.8 µm2 13 10 20 133 16 12 28 164 20 14 35 20

    5 25 16 42 256 30 18 50 30

     N° sup = 3 N° sup = 2

     ECM - Collegamenti filettati 40

     F  p  F v

    i

    i

    ∆i

    ∆ F v

     F  p =  F v

    ( )

    ( ) pvv

     pvv

    vvv

    i F 

     F 

     F 

    i

     F 

    i

     F 

    δ+δ∆=∆

    δ+δ==

    ∆∆

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     ECM - Collegamenti filettati 41

    CALCOLO DEI COLLEGAMENTI FILETTATI

    Scelta iniziali:• numero viti (C = F tot/n°viti)• classe (materiale), tipo• dimensione

    • Verifica statica

    • Verifica del carico minimo di serraggio• Verifica a fatica della vite

    Fine

    Si

     No

    20

    43

    . pmin

    max)(

    zioneapprossima primain

     R

    C  A   ÷=

    Cambiamenti….

    Calcolo di k  - F v,lim -  M T  - δv - δ p - ∆ F v - ∆C v - ∆C  p

     ECM - Collegamenti filettati 42

    Verifica statica

    Viene effettuata nelle condizioni peggiori:• supponendo applicata la F v,lim calcolata• senza allentamenti• senza considerare incertezze al montaggio• con carico massimo applicato C maxIn teoria si dovrebbe verificare che:

    2.0 p22 3  Rvvid    ≤τ⋅+σ=σdove

    3

    *

    2max,

    2lim,

    max,lim,

    16

    44

    n

    t v

    n

    v

    n

    vvav

     M 

     F 

    ⋅π⋅=τ

    ⋅π

    ∆⋅+

    ⋅π

    ⋅=σ∆+σ=σ

  • 8/16/2019 Teoria-filettature

    22/30

    ECM - Collegamenti filettati22

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     ECM - Collegamenti filettati 43

    In pratica, in considerazione di tutte le incertezze presenti,

    è sufficiente verificare che:

    Possibi li cambiamenti : 

    • cambiare classe del materiale

    • aumentare il numero di viti (diminuire C)

    • diminuire la percentuale di utilizzo del materiale (es. 80%))• utilizzare viti più lunghe (= più deformabili)

     Aumentare il diametro della vite non sempre è efficace

    (diminuiscono le tensioni ma aumenta la rigidezza della vite

    con la stessa legge)

    2.0, pmax,2.0, p2.0, pmax,lim, )1( cioè   R R X  R vvid    ≤σ∆+−≤σ∆+σ

    2.0, pmax,

    2.0, pmax,

    )1(

    )1(

     F  X C 

     R X 

    v

    v

    −≤∆

    −≤σ∆

     ECM - Collegamenti filettati 44

     Attenzione: viti alleggerite

     L’utilizzo di viti alleggerite diminiusce il carico sulla vite, ma

    la sezione di riferimento per il calcolo è quella alleggerita

    (minore), dove le tensioni rimangono comunque alte.

     Nelle sezioni alleggerite la verifica deve essere effettuata

    considerando la tensione ideale:

    2.0 p22 3  R g  g id    ≤τ⋅+σ=σ

    ( )32

    164

     g 

    t  g 

     g 

    vv g 

     M 

    C  F 

    ⋅π⋅

    =τ⋅π

    ∆+⋅=σ

    *max,lim,

     In pratica le viti alleggerite non hanno una resistenza statica

    molto diversa da quella delle viti non alleggerite

  • 8/16/2019 Teoria-filettature

    23/30

    ECM - Collegamenti filettati23

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     Massimo Rossetto

     ECM - Collegamenti filettati 45

    Sollecitazioni di f lessione 

    Se le superfici di appoggio non sono perfettamente parallele lavite si incurva, subendo sollecitazioni di flessione:

    MPa

     rad;114.6

    10.5MPa;

    max

    87

    101102

    22

    1

    5

    ≈σ

    ==°=α⋅=

    ⋅α⋅=⋅=σα==

    ottiene si

     L D E assumendo

     D

     L E 

     D

     J 

     M 

     L EJ 

     M 

     R

    Conviene utilizzare viti snelle… e imporre le tolleranze di planarità

     Lα

     Lα

     Lα

     ECM - Collegamenti filettati 46

    Verifica del carico minimo di serraggio

     Normalmente si vuole un carico minimo di serraggio F  p,lim(ad esempio per garantire la tenuta delle guarnizioni).

     F  p ,  F v

    ii teorica

    ∆i

     F v,lim/ I - ∆ F v

     F v,lim

     F v,lim/ I 

    ∆C  p F  p,min

  • 8/16/2019 Teoria-filettature

    24/30

    ECM - Collegamenti filettati24

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     ECM - Collegamenti filettati 47

    Deve essere:  pvv p p C  F  I 

     F  F  F    ∆−∆−=≤ lim,min,lim,

     Nota: se F  p,min = 0 (si ha cioè il distacco fra le parti serrate) tutto ilcarico C  agisce sulla vite: si deve sempre evitare questa situazione.

    Possibi li cambiamenti : 

    • diminuire le incertezze utilizzando chiavi dinamometriche

    • lavorare più accuratamente le superfici dei pezzi serrati

    • cambiare classe del materiale (F v,lim 

     più alta)

    • utilizzare viti meno deformabili

    • aumentare il numero di viti (diminuire C)

    • aumentare la deformabilità del pezzo (con attenzione)

     ECM - Collegamenti filettati 48

    Verifica a fatica della vite

    Diagramma di Haigh per filettature classi 8.8 ÷ 12.9 (da VDI 2230)80

    40

    50

    60

    70

    160

    80

    100

    120

    140M  4  ÷  M  8 

    M  10  ÷  M  16 M  18  ÷  M  3 0 

    σ D(MPa)

    σ D(MPa)

    Viti nonrullate

    Vitirullate

    0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

    20. p Rmσ

    La vite è considera verificata se σa ≤ 0.9 σ D

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    ECM - Collegamenti filettati25

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     ECM - Collegamenti filettati 49

    Calcolo di σσa  e σσm Caso a): 0

    ≤ C (t)

    ≤ C 

    max

     F  p ,  F v

    i

    ∆C max ,vC max

    ∆C v(t)

    22

    vav

    vvmv

    vvvvv

    C  F 

    C  F  F 

     F  F C  F  F 

    max,,

    max,lim,,

    lim,min,max,lim,max,

    ∆=

    ∆+=

    =∆+=

     F v,m

     F v,lim

    n

    mvm

    n

    ava

     A

     F 

     A

     F 

    ,

    ,

     F v,a

     ECM - Collegamenti filettati 50

    Caso b): C min ≤ C (t) ≤ C max

     F  p ,  F v

    i

     F v,a

    ∆C max ,v

    C max

    ∆C v(t)

    22

    min,max,,

    min,max,,

    min,lim,min,max,lim,max,

    vvav

    vvmv

    vvvvvv

     F  F  F 

     F  F  F 

    C  F  F C  F  F 

    −=

    +=

    ∆+=∆+=

     F v,m

     F v,lim

    n

    mvm

    n

    ava

     A

     F 

     A

     F 

    ,

    ,

    C min

    ∆C min ,v

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    ECM - Collegamenti filettati26

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     ECM - Collegamenti filettati 51

    Caso c): C min ≤  0 ≤ C max

     F  p  F v

    i

    ∆C max ,v

    C max

    22

    min,max,,

    min,max,,

    min,lim,min,max,lim,max,

    vvav

    vvmv

    vvvvvv

     F  F  F 

     F  F  F 

    C  F  F C  F  F 

    −=

    +=

    ∆+=∆+=

     F v,lim

    n

    mvm

    n

    ava

     A

     F 

     A

     F 

    ,

    ,

    C min

    ∆C min ,v

     F v,min

     F v,max

    ∆C v(t) F v,a

     F v,m

    ( )0<δ+δ

    δ=∆

    )(minmin,  pv

     pv C C 

     ECM - Collegamenti filettati 52

    Possibil i cambiamenti :

    • utilizzare viti rullate

    • utilizzare viti più deformabili (in particolare alleggerite)

    • aumentare il numero di viti (diminuire C)

    • cambiare classe del materiale (meno efficace rispetto al caso statico)

     Attenzione:

     Per la fatica l’utilizzo di viti alleggerite è conveniente perché

    diminuiscono le tensioni nella zona filettata; le tensioni nella parte alleggerita sono più elevate ma in questa zona, dove non vi

     sono gli intagli dovuti alla filettatura, la resistenza a fatica è

    maggiore (il diagramma dato è valido per le filettature…)

     Per esclusivo utilizzo in campo aeronautico sono previste viti

    MJ - ISO 3161 (1977), con disegno del filetto modificato per ridurre l’effetto di intaglio (solo rullate)

  • 8/16/2019 Teoria-filettature

    27/30

    ECM - Collegamenti filettati27

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     ECM - Collegamenti filettati 53

    DISPOSITIVI ANTISVITAMENTO

    Esistono dispositivi unificati contro lo svitamento:• Rosette elastiche UNI 1751 (1988)• Rosette con nasello UNI 6599 (1969)• Rosette con linguetta UNI 6600 (1969)• Piastrine UNI 6601 (1969)• Dadi esagonali ad intagli UNI 5593-5594-5596• …...

    Dadi esagonali autobloccanti (unificati in campo aerospaziale)  UNI EN 3377 - UNI EN 3723 (1996)

    E’ possibile l’applicazione di prodotti adesivi ‘frenafiletti’

    Lo svitamento spontaneo della vite in condizioni statiche è impeditose αm

  • 8/16/2019 Teoria-filettature

    28/30

    ECM - Collegamenti filettati28

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     ECM - Collegamenti filettati 55

    Spesso si utilizzano dadi e controdadi di altezza diversa: poiché il carico è sopportato prevalentemente dal controdadoquesto deve essere di altezza maggiore.

     NO SI

     ECM - Collegamenti filettati 56

    VITI CON CARICO TRASVERSALE

    Le viti non devono lavorare a taglio, perché nel caso dimovimento relativo dei pezzi serrati, oltre alla sollecitazione ataglio si può avere una elevata sollecitazione di flessione.

     Nel caso (frequente) in cui le viti siano utilizzate per preveniremovimenti reciproci trasversali si possono utilizzare 3 soluzioni:

    • viti passanti: si deve garantire una forza di attrito fra le partisufficiente a impedire il movimento

    • viti con gambo calibrato• inserzione di bussole che sopportano lo sforzo di taglio

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    29/30

    ECM - Collegamenti filettati29

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     ECM - Collegamenti filettati 57

    Viti passanti

     F T 

     f·F  p,min1)(es. pezziifrasuperfici

     bullonidinumero

    attritodicoeff.

    1.6)(1.25sicurezzadicoeff.

     totaleletrasversaforza

    min,

    ===

    ÷==

    ⋅⋅⋅=

    m

    n

     f

    CS

     F 

    mn f 

    CS  F  F 

    T  p

     ECM - Collegamenti filettati 58

    Viti calibrate

     F T 

     F T 

    Sono calcolate come chiodi:

    (molto costose)mamm

    . pamm

    amm

    amm

    ..

    ..

    :specificaPressione

    :Taglio

     R

     R

     sd  F 

    d nm

     F 

     Anm

     F 

    T T 

    60750

    6040

    4

    20

    2

    ÷=σ

    ÷=τ

    σ≤⋅

    τ≤⋅π⋅⋅

    ⋅=

    ⋅⋅=τ

     s

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    30/30

    ECM - Collegamenti filettati30

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     ECM - Collegamenti filettati 59

     Bussole

     F T 

     F T 

    mamm

    . pamm

    amm

    amm

    ....

    :specificaPressione

    )(

    :Taglio

     R R

     Ld 

     F 

    d d nm

     F 

     Anm

     F 

     pe

    ie

    T T 

    60750

    6040

    4

    20

    2

    ÷=σ÷=τ

    σ≤⋅

    τ≤−⋅π⋅⋅

    ⋅=⋅⋅

    Anche la bussola viene calcolata come un chiodo(cavo)

    (materiale della bussola)

     L p

    d e d i

     ECM - Collegamenti filettati 60

    Bibliografia

    Giovannozzi R., Costruzione di Macchine, vol. I, Patron Bologna,1965

     Niemann G., Elementi di Macchine, ETS Milano - Springer Berlino,

    1983Decker K.H.,  Maschinenelemente - Gestaltung und Berechnung ,Carl Hanser Verlag, München (D), 1982