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Perni di tensione – Panoramica delle versioni e delle applicazioni

Conoscenze di baseCollegamentoDIN / EN / ISO / JIS

I perni di tensione o i perni a molla sono elementi di fissaggio meccanici in acciaio per molle. Questi elementi uniscono i componenti in modo sicuro e affidabile, offrendo un certo grado di flessibilità. Sono facili da installare e realizzano una distribuzione del carico uniforme sulla superficie del perno e del foro. Sono utilizzati ampiamente in molti settori e applicazioni e sono particolarmente utili in applicazioni in cui è necessaria una connessione permanente senza l’uso di viti o altri dispositivi di fissaggio.

Cosa sono i perni di tensione?

I perni di tensione, noti anche come perni a molla, appartengono al gruppo delle connessioni a bullone e di quelle a perno. Vengono utilizzati per fissare i componenti in modo sicuro e affidabile. I perni di tensione vengono utilizzati spesso insieme ad altri dispositivi di fissaggio come bulloni o viti. Inoltre vengono utilizzati in vari settori come l’industria manifatturiera automobilistica e l’ingegneria meccanica.

I perni di tensione sono realizzati in acciaio per molle formato in un tubo o spirale quasi chiuso. L’azione della molla garantisce che il perno di tensione possa essere compresso senza causare delle deformazioni plastiche. L’effetto di bloccaggio è reso possibile dalla tendenza dell’acciaio per molle a mantenere la sua forma originale. Il grado di compressione che possono ottenere i perni di tensione dipende dal materiale e dal diametro scelto per l’applicazione. Inoltre uno smusso conico su una o entrambe le estremità del perno di tensione facilita l’installazione.

Per unire due componenti utilizzando un perno di tensione, praticare un foro con la tolleranza consentita idonea in entrambe le parti nella posizione desiderata e inserire il perno di tensione. Quindi il perno di tensione tiene uniti saldamente i due elementi. Il perno di tensione può essere inserito utilizzando un martello idoneo, una pressa manuale a leva (un ausilio a pressione) o dispositivi di inserimento speciali per il montaggio automatico.

Un vantaggio chiave dei perni di tensione è la loro capacità di trasmettere forze di taglio elevate senza la necessità di condizioni di installazione speciali o tolleranze di adattamento complesse. Rispetto alle spine di riferimento, i perni di tensione o i perni a molla uniscono diversi componenti, i manicotti di serraggio hanno il vantaggio che piccoli errori di distanza dal centro vengono compensati elasticamente. Il componente a molla assicura un posizionamento preciso anche in caso di oscillazioni e vibrazioni.

Caratteristiche speciali dei perni di tensione

I perni di tensione sono realizzati in acciaio per molle e sono tesi durante l’installazione a causa della loro azione a molla. Rispetto ad altri tipi di acciaio l’acciaio per molle è caratterizzato da proprietà resilienti pronunciate. I perni di tensione realizzati in acciaio per molle possono essere piegati fino a un certo punto e quindi tornare elasticamente al loro stato originale senza una deformazione permanente. L’acciaio per molle ha una combinazione vantaggiosa di resistenza alla trazione e resistenza a fatica, è caratterizzato da allungamento a rottura e area alla rottura elevati e pertanto è particolarmente elastico. Il limite elastico alto si ottiene con leghe speciali.

Tipi di perni di tensione

Esistono diversi tipi di perni di tensione, ciascuno idoneo per applicazioni differenti. MISUMI offre una varietà di perni di tensione scanalati e a spirale in acciaio o in acciaio inox.

Spine di riferimento cave

Le spine di riferimento cave o i perni di tensione scanalati sono componenti cavi senza testa con una fessura allungata lungo tutta la loro lunghezza. I lati anteriori sono smussati o arrotondati per facilitarne l’installazione. Questi perni a molla sono realizzati con un diametro esterno controllato, leggermente più grande dei fori di alesatura in cui devono essere inseriti.

Le due metà di un perno di tensione scanalato vengono compresse durante l’installazione, in modo che l’azione principale della molla sia concentrata nell’area opposta alla fessura. Dopo l’installazione una pressione prolungata viene applicata alla parete interna del foro. Grazie a questa flessibilità i perni di tensione sono in grado di adattarsi a tolleranze maggiori nei diametri dei fori.

A sinistra nell’illustrazione è visibile un perno di tensione con una fessura dentata. La distanza tra i denti garantisce che i denti si ingranino quando viene compresso il perno. Ciò favorisce la rotondità del perno riducendo al minimo il movimento laterale durante le vibrazioni.

Perni a molla a spirale

I perni a molla a spirale differiscono dai perni di tensione convenzionali in quanto presentano degli avvolgimenti a spirale e non hanno aperture laterali. Questo design consente una distribuzione uniforme della tensione lungo gli avvolgimenti esterni. Questa proprietà non solo è vantaggiosa durante l’assemblaggio, ma contribuisce anche a prolungare la durata della connessione. Ciò consente al perno di assorbire la pressione in modo più uniforme.

Quando i perni a spirale vengono inseriti in un foro, la compressione inizia dal bordo esterno e si sposta verso l’interno attraverso le spire. Il risultato è una distribuzione uniforme del carico e una forza di taglio e flessibilità costanti, indipendentemente dalla direzione in cui viene applicata la forza. Anche dopo l’installazione i perni a molla arrotolati possono essere compressi ulteriormente e quindi sono in grado di assorbire urti e vibrazioni.

Versione leggera e versione pesante

Un altro fattore che distingue i perni di tensione è la combinazione di forza e flessibilità. Un perno di tensione troppo forte richiederà più forza per l’installazione e la sua rigidità potrebbe danneggiare il foro. D’altra parte, un perno troppo flessibile può cedere prematuramente durante l’uso e fuoriuscire a causa di vibrazioni o simili. Un perno di tensione che ha l’equilibrio ottimale tra forza, flessibilità e diametro può prolungare significativamente la durata dei componenti collegati.

Per una selezione ottimale in termini di forza e flessibilità i perni di tensione si distinguono inoltre in versione standard o versione leggera e versione pesante.

La versione leggera dei perni di tensione è meno resistente della versione pesante. I perni di tensione leggeri cedono anche in presenza di carichi inferiori, mentre i perni di tensione per impieghi gravosi possono sopportare carichi più elevati senza deformarsi. I perni di tensione leggeri sono utilizzati in applicazioni in cui si presentano carichi inferiori e la flessibilità è più importante. I perni di tensione per impieghi gravosi, dall’altro lato, sono usati in applicazioni in cui sono richiesti carichi e forza elevati, come nell’ingegneria meccanica. I perni di tensione di medie dimensioni, noti anche come versione standard, rappresentano un cosiddetto stadio intermedio. Sono generalmente più grandi e più robusti dei perni di tensione leggeri, ma più piccoli e meno solidi dei perni di tensione per impieghi gravosi.

La versione leggera dei perni di tensione scanalati è standardizzata conformemente alla norma ISO 13337 (DIN 7346) e la loro versione pesante in conformità alla norma ISO 8252 (sostituisce DIN 1481). La versione standard dei perni di tensione a spirale è standardizzata conformemente alla norma ISO 8750 (corrispondente a DIN 7343) e la loro versione pesante in conformità alla norma ISO 8748 (corrispondente a DIN 7344).

Forme e dimensioni - La selezione giusta dei perni di tensione

Indipendentemente dalle versioni spiegate in precedenza viene fatta anche una distinzione della forma dello smusso dei perni di tensione. I perni di tensione possono essere smussati su un solo lato o su entrambi i lati. Lo smusso facilita la loro conduzione e aiuta a centrare il foro. La forma dello smusso desiderata deve essere selezionata a seconda dell’applicazione.

Anche il diametro nominale svolge un ruolo decisivo nella selezione del perno di tensione corretto. Il diametro nominale del foro di montaggio del perno di tensione deve corrispondere al diametro nominale del perno di tensione. Si devono prendere in considerazione anche le schede tecniche pertinenti relative alle tolleranze dei fori. Al momento dell’installazione dei perni di tensione scanalati assicurarsi che i lati della scanalatura non entrino in contatto con il foro quando si inserisce il perno di tensione nel foro di montaggio.

Perni di tensione - cassetti da JIS B 2808(1995) - Unità: mm
Diametro nominale Perni di tensione Fori adatti
D (1) t
(informazioni Zur)		 E Doppio taglio
Carico in kN
Valore minimo
max. min. applicazione normale per bassa capacità di carico (max.) applicazione normale per bassa capacità di carico Diametro Tolleranza dimensionale
1 1.2 1.1 0.2 0.1 0.9 0.69 0.38 1 + 0.08
0
1.2 1.4 1.3 0.25 0.12 1.1 1.02 0.56 1.2
1.4 1.6 1.5 0.28 0.15 1.3 1.35 0.8 1.4
1.5 1.7 1.6 0.3 0.15 1.4 1.55 0.87 1.5
1.6 1.8 1.7 0.3 0.15 1.5 1.68 0.93 1.6
2 2.25 2.15 0.4 0.2 1.9 2.76 1.55 2 + 0.09
0
2.5 2.75 2.65 0.5 0.25 2.4 4.31 2.42 2.5
3 3.25 3.15 0.6 0.3 2.9 6.2 3.49 3
4 4.4 4.2 0.8 0.4 3.9 10.8 6.21 4 + 0.12
0
5 5.4 5.2 1 0.5 4.8 17.25 9.7 5
6 6.4 6.2 1.2 0.6 5.8 24.83 13.96 6
8 8.6 8.3 1.6 − 7.8 44.13 − 8 + 0.15
0
10 10.6 10.3 2 − 9.8 68.94 − 10
13 13.7 13.4 2.5 − 12.7 112.78 − 13 + 0.2
0
Commento (1): Il valore massimo di D è il valore massimo sulla circonferenza del perno e il valore minimo di D è la media di D1, D2 e D3.
A titolo informativo: Il valore di t si basa sullo standard JSMA n. 6 (Japan Spring Manufacturers Association Standard).
Uso consigliato dei perni a molla in combinazione di lunghezza l e diametro nominale/unità: mm
ℓ Tolleranza dimensionale Diametro nominale
1 1.2 1.4 1.5 1.6 2 2.5 3 4 5 6 8 10 13
4 + 0.5
0		 • • • • •                  
5 • • • • • • •              
6 • • • • • • • •            
8 • • • • • • • • •          
10 • • • • • • • • • •        
12 + 1.0
0		   • • • • • • • • • •      
14     • • • • • • • • •      
16         • • • • • • • •    
18           • • • • • • • •  
20           • • • • • • • •  
22             • • • • • • • •
25             • • • • • • • •
28               • • • • • • •
32               • • • • • • •
36                 • • • • • •
40                 • • • • • •
45                   • • • • •
50                   • • • • •
56 + 1.5
0		                     • • • •
63                     • • • •
70                       • • •
80                       • • •
90                         • •
100                         • •
110                           •
125                           •
140                           •
Commento (*1): Il valore massimo di D è il valore massimo sulla circonferenza del perno e il valore minimo di D è la media di D1, D2 e D3.
A titolo informativo: Il valore di t si basa sullo standard JSMA n. 6 (Japan Spring Manufacturers Association Standard).

La panoramica completa è disponibile qui.

Esempi di applicazione dei perni di tensione

I perni di tensione possono essere utilizzati in molti modi diversi nell’ingegneria meccanica. Esempi di applicazione dei perni di tensione sono:

In questa applicazione un pezzo in lavorazione viene spostato nella posizione richiesta tramite un’unità scorrevole. Il carrello guida non può essere estratto dai perni di arresto (qui i perni di tensione). Fai clic qui per saperne di più su questa applicazione e per visualizzarla sotto forma di animazione.

Questa applicazione mostra il montaggio e lo smontaggio di un perno di tensione dentato. Per il montaggio non è necessario alcun foro filettato e il perno di tensione può essere rimosso direttamente con un estrattore di perni, se necessario.

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