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Alberi lineari: estremità dell’albero e opzioni di montaggio per alberi lineari
I meccanismi di fissaggio per alberi lineari o alberi guida in sistemi meccanici richiedono un’attenta pianificazione. Le diverse estremità dell’albero consentono diverse opzioni di montaggio. Questo articolo fornisce una panoramica delle estremità dell’albero disponibili e risponde alla domanda su quali supporti per alberi o opzioni di supporto per alberi sono disponibili e dove sono indicati. Come parte di questo, diamo anche un’occhiata dettagliata ai tipi di cuscinetti fissi e flottanti per alberi.
Cos’è un supporto lineare?
I meccanismi di fissaggio per alberi lineari o alberi guida fungono da meccanismi di posizionamento di precisione nei sistemi meccanici. Le opzioni di montaggio comuni per gli alberi lineari includono rondelle terminali, morsetti di fissaggio o anelli di regolazione. Molte delle opzioni di montaggio possono essere utilizzate anche per alberi a coppia fissa, dove impediscono il movimento assiale assorbendo e dissipando la coppia esercitata sull’albero nell’alloggiamento della macchina.
Cuscinetti fissi e flottanti per alberi
In genere, per supportare alberi e assi sono necessari due cuscinetti. Per consentire l’espansione, nella maggior parte dei casi si consiglia un cuscinetto fisso-flottante per gli alberi. Il cuscinetto flottante funge da supporto radiale e guida assiale per l’albero consentendo al contempo il movimento in direzione assiale. A differenza del cuscinetto flottante, un cuscinetto fisso fissa l’albero in direzione assiale. Il cuscinetto fisso diventa il punto di riferimento nella combinazione di cuscinetto flottante e cuscinetto fisso.
Perché la combinazione di cuscinetti fissi e cuscinetti flottanti è adatta per un albero? Se ad esempio l’albero è installato con due cuscinetti a rulli, è presente un gioco definito inerente al design. Questo gioco cambia man mano che il calore si accumula durante il funzionamento; l’albero si espande. Il cuscinetto flottante ora compensa queste differenze di distanza, in quanto consente movimenti assiali. Ciò porta a una maggiore vita utile dei cuscinetti volventi installati e del sistema nel suo complesso.
Varie opzioni di collegamento per alberi lineari
L’accoppiamento ad incastro è un collegamento che si crea quando i componenti da collegare vengono accoppiati tra loro in base alla loro forma. La forma impedisce il movimento. Ad esempio, le scanalature dell’albero vengono utilizzate per gli alberi. In combinazione con un anello di sicurezza, posizionano con precisione l’albero in direzione assiale. Questo tipo di interblocco è, ad esempio, appropriato per prevenire positivamente i movimenti lineari e per impedire l’estrazione. Tuttavia, le regolazioni di precisione sono difficili. Al contrario, un bloccaggio per attrito genera una forza di contatto, di solito con viti o morsetti, che collega i rispettivi componenti l’uno all’altro. Per gli alberi, questo avviene ad esempio con viti di serraggio o manicotti di serraggio, che garantiscono un collegamento molto stabile dopo l’operazione. Resta possibile una regolazione di precisione preventiva. Se usato correttamente, un bloccaggio per attrito può anche impedire la torsione oltre a fissare la posizione assiale.
I bloccaggi per attrito sono solitamente realizzati come un morsetto circonferenziale o come un morsetto con vite di serraggio. Un morsetto circonferenziale o un collegamento di serraggio a morsetto crea una compressione sulla circonferenza dell’albero, che lo protegge dalla torsione e dal movimento assiale. È anche appropriato per coppie più elevate. Esistono diversi concetti per l’implementazione di un morsetto circonferenziale. Questo include, ad esempio, elementi di serraggio conici o collegamento di serraggio a morsetto con semigusci. In alcuni di questi, come il collegamento di serraggio a morsetto con semigusci, la struttura asimmetrica può causare una compressione irregolare della superficie e uno squilibrio.
Se l’albero viene bloccato con una vite di serraggio, esso viene tenuto in posizione dalla vite di serraggio. Il serraggio della vite di serraggio danneggia la superficie dell’albero, il che può successivamente interferire con lo smontaggio a causa del piccolo divario. Ciò può essere evitato, ad esempio, perforando l’albero prima del montaggio. Il morsetto con viti di serraggio deve essere utilizzato solo in applicazioni con coppie basse, carichi assiali bassi e basse velocità. Consente un montaggio e uno smontaggio facili e veloci in spazi di installazione difficili da raggiungere. Per un collegamento sicuro senza danneggiare i componenti, è necessario rispettare la coppia di serraggio richiesta della vite di serraggio.
Estremità dell’albero per il supporto di alberi lineari
L’estremità dell’albero non è solo l’estremità di un albero. La progettazione delle estremità dell’albero influenza in modo significativo le opzioni di installazione dell’albero, la precisione durante il montaggio e l’allineamento e la stabilità del collegamento tra l’albero e i cuscinetti o l’accoppiamento dell’albero o l’alloggiamento della macchina. Un’estremità dell’albero può anche fungere da interfaccia per altri componenti e l’energia meccanica viene spesso erogata o dissipata sull’estremità dell’albero. Esistono vari standard per le diverse versioni delle estremità dell’albero. Le estremità dell’albero cilindrico sono ad esempio standardizzate in conformità a DIN 748 - Estremità dell’albero cilindrico, dimensioni, coppie nominali.
La tabella seguente fornisce una panoramica parziale delle varie configurazioni dell’estremità dell’albero e delle relative opzioni di montaggio:
| Forma geometrica dell’albero (esempio) | Immagine dettagliata | Potenziali usi | Esempi e proprietà di giunzione - Il montaggio su due lati è preferenziale | Guarnizione del cuscinetto |
|---|---|---|---|---|
| A gradini di 1 incremento |  |
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- l’albero a gradini consente un montaggio estremamente preciso grazie all’accoppiamento - a gradini poiché un fermo funge da limitazione in direzione assiale - fissaggio in entrambe le direzioni assiali possibile tramite un supporto dell’albero avvitato al componente o tramite incollaggio - meno usato per alberi lineari, altrimenti può essere usato come cuscinetto flottante |
- cuscinetto fisso: montaggio a pressione - montaggio a pressione - cuscinetto flottante: guarnizione del cuscinetto flottante - accoppiamento mobile - incollaggio possibile per fissaggio |
| A gradini di 2 incrementi |  |
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- l’albero a gradini consente un montaggio estremamente preciso grazie all’accoppiamento - a gradini poiché un fermo funge da limitazione in direzione assiale - fissaggio in entrambe le direzioni assiali possibile tramite un supporto dell’albero avvitato al componente o tramite incollaggio - meno usato per alberi lineari, altrimenti può essere usato come cuscinetto flottante |
- cuscinetto fisso: montaggio a pressione - montaggio a pressione - cuscinetto flottante: guarnizione del cuscinetto flottante - accoppiamento mobile - incollaggio possibile per fissaggio |
| A gradini con perno filettato nel diametro di montaggio |  |
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- è possibile un montaggio estremamente preciso con un perno filettato e un foro di fissaggio sul punto del cuscinetto - stabile sotto carichi pesanti, in orizzontale e per lunghezze elevate |
Cuscinetto fisso |
| A gradini con foro filettato, anteriore |  |
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- un montaggio estremamente preciso è possibile grazie a un albero a gradini con raccordo e fori filettati - stabile sotto carichi pesanti, in orizzontale e per lunghezze elevate - il diametro dell’albero può essere regolato liberamente in base ai fori di perforazione |
Cuscinetto fisso |
| A gradini con gola per anello (assale stazionario) |  |
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- non adatto come cuscinetto fisso per alberi lineari in quanto gli anelli di sicurezza sono limitati in termini di capacità di carico assiale: nessuna protezione antitorsione | Cuscinetto flottante |
| Superficie di bloccaggio, unilaterale/forma a D |  |
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- protezione antitorsione - è possibile compensare la lunghezza in caso di fluttuazioni di temperatura |
Cuscinetto flottante |
| Filettatura interna, anteriore, doppia |  |
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- Il foro di fissaggio/lamatura consente un montaggio estremamente preciso mediante l’accoppiamento con l’albero - l’arresto e il bloccaggio sono possibili in entrambe le direzioni assiali tramite 2 collegamenti a vite con il componente - protezione antitorsione - adatto anche per il montaggio di un disco terminale a prova di torsione |
Cuscinetto fisso |
| Esagono interno, anteriore |  |
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- in alternativa all’area chiave in condizioni di installazione critiche - esagono interno anteriore per facilitare il montaggio dell’albero - funge da guida per alberi con filettature all’altra estremità dell’albero, tra le altre cose |
- |
| Affusolato |  |
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- principalmente come aiuto al montaggio (supporto di inserimento) - semplifica il montaggio degli anelli di tenuta o dei cuscinetti lineari senza danneggiarli - non adatto all’uso con installazione frequente con boccole lineari. (Potrebbe danneggiare le boccole lineari). |
- |
| Foro di fissaggio con foro filettato a gradini, anteriore |  |
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- una vite di montaggio come guida/centraggio in combinazione con il foro di fissaggio dell’albero e i fori filettati consente un montaggio estremamente preciso. - stabile sotto carichi pesanti, in orizzontale e per lunghezze elevate |
Cuscinetto fisso |
| Gola per anello per l’anello di supporto dell’albero |  |
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- non adatto come cuscinetto fisso per alberi lineari poiché l’anello di sicurezza ha una capacità di carico assiale - nessuna protezione antitorsione - può essere utilizzato anche come cuscinetto fisso in combinazione con un supporto dell’albero fissato alla struttura di supporto. |
Cuscinetto flottante |
| Foro filettato, anteriore e sedi per chiave inglese |  |
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- il montaggio preciso è possibile grazie all’adattamento - bloccaggio in direzione assiale tramite connessione a vite anteriore - aree chiave per un montaggio semplice in spazi ristretti - con un foro passante conico, l’albero; può essere centrato nel cono e premuto - in caso di dubbio fissare mediante incollaggio |
Cuscinetto fisso |
| Gola per molla trasversale (sede per chiavetta) |  |
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- il montaggio preciso è possibile grazie all’adattamento - bloccaggio in direzioni assiali mediante la sede per chiavetta - antitorsione grazie alla chiave |
Cuscinetto fisso |
| Chiavi piatte/superficie di bloccaggio: appiattite su due lati all’estremità con scanalatura di bloccaggio e filettatura interna trasversale per la tensione laterale |  |
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- per il tensionamento o l’allineamento parallelo degli alberi | Cuscinetto flottante |
| Foro filettato trasversale per profili di supporto dell’albero |  |
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- albero lineare imbullonato al profilo di supporto dell’albero | Cuscinetto fisso |
| Albero solido dritto |  |
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- forma semplice - montaggio in congiunzione con supporti per alberi |
Cuscinetto fisso |
| Albero solido con filettatura esterna nel diametro dell’albero |  |
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- facile installazione - possibili imprecisioni dovute alle tolleranze della filettatura - in caso di dubbio fissare mediante incollaggio |
Cuscinetto flottante/cuscinetto fisso |
| Albero solido con filettatura interna/foro filettato, anteriore |  |
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- facile da montare con viti passanti grazie ai fori passanti - bassa precisione della posizione di montaggio - fissaggio orizzontale in applicazioni a basso carico |
Cuscinetto fisso |
| Scanalatura per vite di serraggio |  |
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- serraggio a vite senza testa/morsetto a vite di serraggio - senza rischiare danni alla superficie dell’albero |
Cuscinetto fisso |
| A gradini di 2 incrementi e perno filettato |  |
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- un montaggio estremamente preciso è possibile grazie a un albero a gradini con accoppiamento e perno filettato - i gradini consentono di limitare la direzione assiale - il diametro dell’albero può essere variato liberamente quando vengono utilizzati più alberi in una piastra di base con lo stesso diametro del foro - in caso di dubbio fissare mediante incollaggio |
Cuscinetto fisso |
| Foro a filo anteriore e foro trasversale |  |
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- fissato contro la tensione assiale - foro trasversale come aiuto al montaggio in aree difficili da raggiungere - in caso di dubbio fissare mediante incollaggio |
Cuscinetto flottante |
Si noti che l’illustrazione è semplificata. Sono possibili diverse estremità a sinistra e a destra.
Supporti per alberi per fissare gli alberi lineari
I supporti per alberi, noti anche come blocchi di cuscinetti, collegano alberi rigidi, assi e altri componenti in un sistema globale. Agiscono anche come cuscinetti orizzontali o verticali per assi e alberi lineari. I carichi compressivi e di trazione vengono trasferiti dall’asse attraverso i supporti per alberi nell’alloggiamento della macchina o nella struttura portante dell’applicazione. Per gli alberi cavi si applicano le stesse opzioni di fissaggio. La variante con binario di supporto è anche un’opzione per cuscinetti aperti con un ritaglio di segmento adatto per alberi lineari supportati. Questo binario di supporto impedisce l’abbassamento dell’albero sostenendolo per tutta la sua lunghezza.
È possibile utilizzare diversi supporti dell’albero a seconda dei requisiti dell’applicazione. MISUMI offre diverse forme di supporti dell’albero:
- Forma a T: Questo supporto per albero è in posizione verticale. È costituito da una base con un foro verticale dell’albero e consente un fissaggio stabile.
- Forma a L: Forma ad angolo retto che consente il fissaggio laterale dell’albero.
- Forma a blocchi: Costruzione robusta e cuboide che offre elevata stabilità e capacità di carico.
- Profilo rotondo: Forma cilindrica per un supporto per albero uniforme.
- Flangia rotonda: Supporto rotondo con flangia per un montaggio stabile e un allineamento preciso. Facilita il fissaggio a varie superfici.
Di seguito sono presentati in dettaglio alcuni supporti per alberi:
Flange dell’albero
Le staffe a flangia offrono un’elevata stabilità perché la flangia è fissata all’albero. Le flange dell’albero sono spesso installate in applicazioni con corsa verticale. MISUMI ha la possibilità di configurare questo pacchetto con morsetto a fessura e vite di serraggio. Se lo spazio di installazione è limitato, è possibile utilizzare una flangia dell’albero rotonda a basso profilo.
MISUMI offre un’opzione di montaggio posteriore come forma speciale per le flange dell’albero. A questo scopo, la parte posteriore della flangia dell’albero presenta una lamatura per una vite a testa cilindrica utilizzata per fissare l’albero. Questo metodo di installazione richiede un albero lineare con filettatura interna sulla faccia anteriore. Questo tipo di fissaggio elimina la necessità di ulteriore serraggio.
Collari e anelli di serraggio come supporto per albero
I collari di serraggio, chiamati anche anelli di serraggio, sono adatti per bloccare gli alberi e possono fungere da arresto e anche da dispositivo di posizionamento. Fissano l’albero in una predeterminata posizione. Il collare di serraggio può essere montato in qualsiasi punto dell’albero, eliminando la necessità di una spalla. Il montaggio flessibile consente inoltre di utilizzare collari di serraggio come supporti per alberi all’estremità dell’albero. MISUMI offre una varietà di design:
- Collare con vite di serraggio
- Anello di serraggio con fessura
- Collare con fessura e leva di serraggio
- Collare di serraggio con chiave di accesso
I collari di serraggio in due pezzi sono spaccati al centro. Utilizzando due viti, i gusci vengono serrati l’uno contro l’altro per generare la forza di serraggio sull’albero. Il design a due pezzi consente un facile montaggio in spazi ristretti. Durante la manutenzione, il collare di serraggio può essere facilmente rimosso senza dover rimuovere l’albero.
Quando si esercita il serraggio utilizzando collari con fessure, possono verificarsi forze di serraggio elevate. La posizione può essere liberamente selezionata poiché il fissaggio non richiede una superficie piana sull’albero. Sia il collare con scanalatura che il collare a due pezzi distribuiscono la forza di serraggio sull’intera superficie di contatto, ottenendo un elevato effetto di serraggio senza danneggiare la superficie dell’albero.
Supporto per albero in uno spazio di installazione limitato
I supporti per alberi non sono utilizzati solo in macchine di grandi dimensioni. Gli alberi e i supporti per alberi possono essere utilizzati anche in meccanica di precisione, ad esempio per dispositivi ottici. Per i casi in cui lo spazio è limitato, MISUMI offre blocchi albero particolarmente piccoli e a basso profilo. Su questi blocchi albero, i fori di montaggio sono situati sul lato, consentendo l’installazione in spazi ristretti. A seconda del diametro dell’albero, l’altezza dell’albero risultante è quindi di circa 5 mm.
