Chiavette parallele e chiavette rastremate – Standard e norme

Le chiavette parallele e quelle rastremate sono due elementi di connessione comuni nell’ingegneria meccanica. Vengono utilizzate per creare una connessione ad accoppiamento di forza tra due componenti. In questo articolo sono esaminati in modo più dettagliato i due tipi di chiavetta e vengono spiegate le loro aree di applicazione.

Cosa sono le chiavette parallele?

Una chiavetta parallela è un elemento piatto realizzato in acciaio o acciaio inox di forma rettangolare, che viene inserito in una scanalatura su un albero o un diametro del foro. La chiavetta ha normalmente un angolo di 90 gradi alle estremità e può essere fornita in versione dritta o conica.

Una chiavetta parallela viene usata principalmente per trasferire una coppia da un albero a un altro componente.

Nel campo delle applicazioni industriali ci sono numerosi esempi di utilizzo delle chiavette parallele per fissare assi e altre parti rotanti come unità a ingranaggi o alloggiamenti delle pompe.

Esistono diversi tipi di chiavette parallele, come quelle rastremate o a T, e ogni tipo di chiavetta è sviluppato specificamente per applicazioni specifiche. Le chiavette rastremate, per esempio, possono trasmettere forze più elevate rispetto alle chiavette a T.

Quando si seleziona una chiavetta parallela adatta, è necessario assicurarsi che sia le dimensioni sia il materiale siano adattati ai rispettivi requisiti, a seconda del carico massimo e della temperatura ambiente del sistema.

Nel complesso le connessioni con chiavetta parallela offrono molti vantaggi rispetto ad altre tecniche di connessione come la saldatura o l’incollaggio: Sono facili da installare, possono essere sostituite rapidamente se necessario e hanno una capacità di carico elevata. Inoltre la connessione è molto precisa grazie alle chiavette parallele, consentendo così un lavoro preciso.

Cosa sono le chiavette rastremate?

Una chiavetta rastremata è costituita da un pezzo conico di metallo con superfici laterali dritte (taglio rastremato). Il diametro maggiore del cono si adatta esattamente al foro o alla sede per chiavetta dell’albero corrispondente sull’altra parte. Scanalatura dell’albero sull’altra parte.

Una chiavetta rastremata viene utilizzata spesso nelle macchine utensili come le macchine per la fresatura o gli ingranaggi.

Una delle caratteristiche più importanti delle chiavette rastremate è la loro capacità di trasportare grandi carichi in uno spazio ridotto. Ciò significa che sono molto efficaci nel trasferire grandi forze risparmiando spazio. Questo le rende ideali per l’uso in spazi ristretti o dove è essenziale risparmiare peso.

Un altro vantaggio delle chiavette coniche è rappresentato da affidabilità e durata elevate. A differenza di molti altri tipi di chiavette, non sono soggetti a usura o sfilacciamento rapido, il che è particolarmente importante in presenza di carichi estremamente elevati quando si utilizzano questi componenti.

Esistono diversi tipi di design delle chiavette rastremate. Sono disponibili gli elementi seguenti: Chiavette rastremate singole con bordi diritti; chiavi a cuneo a doppio effetto con superfici laterali coniche; dischi a molla conici, che possono essere progettati a forma di disco per coprire gamme di diametri più ampie.

Quando utilizzare le chiavette parallele o quelle rastremate

La scelta tra connessioni con chiavetta parallela o con chiavetta rastremata dipende spesso dai requisiti dell’applicazione specifica: Se è richiesta una capacità di carico elevata (ad esempio per motori di grandi dimensioni), si consigliano connessioni con chiavetta rastremata; tuttavia, per componenti più piccoli, come ruote dentate o alberi della pompa, è preferibile utilizzare connessioni con chiavetta parallela.

Negli alberi lineari le chiavette parallele vengono utilizzate per stabilire un collegamento tra l’albero e il cuscinetto associato. La chiavetta parallela viene inserita in una sede per chiavetta sull’albero e fissa in posizione il cuscinetto mediante accoppiamento di forma.

I giunti d’albero o i giunti di compensazione vengono utilizzati per trasmettere le coppie tra due estremità dell’albero. Anche in questo caso le chiavette parallele svolgono un ruolo decisivo: assicurano che il componente di accoppiamento si adatti saldamente ai diametri dell’albero.

A sua volta i pignoni richiedono anche degli elementi di fissaggio per il montaggio, come gli anelli di sicurezza o anche le chiavette parallele. Questi tengono il pignone all’estremità dell’albero e garantiscono quindi un funzionamento stabile del sistema.

Gli alberi rotanti spesso contengono anche elementi a chiavetta, specialmente quando è necessario collegare tra loro diverse parti dei componenti (come le pulegge a cinghia). È importante assicurarsi che le dimensioni di larghezza e di altezza o le specifiche di profondità corrispondano esattamente: questo è l’unico modo per garantire una tenuta ottimale.

Al contrario le ruote dentate cilindriche tendono a fare affidamento su altri tipi di tecniche di collegamento. Ciononostante le chiavette parallele possono essere utilizzate anche qui, per esempio quando l’albero porta-ingranaggi deve essere collegato a un cuscinetto.

Tipi di chiavette parallele e di chiavette rastremate

Il tipo più noto è probabilmente la chiavetta parallela rastremata. È costituita da un pezzo di metallo rastremato che viene inserito tra l’albero e il mozzo. La forma crea una connessione a bloccaggio positivo in cui viene trasmessa la coppia.

Un’altra variante è rappresentata dalle chiavette parallele a cuneo-scanalatura o dalle connessioni a chiavetta piatta. Si tratta di molle piatte con una forma della sezione trasversale rettangolare, che possono essere inserite in scanalature idonee su entrambi i lati del componente.

Inoltre sono presenti delle chiavette parallele con scanalatura cilindrica e delle connessioni dell’albero scanalate come varianti speciali di progettazione delle connessioni con chiavetta parallela per requisiti di carico speciali nell’ingegneria meccanica.
A seconda dell’area di applicazione devono essere osservati criteri diversi, come la capacità di sollevamento o la precisione delle forze di trasmissione, nonché la selezione del materiale (acciaio, acciaio inox, plastica, ecc.). Spesso anche un fattore importante svolge un ruolo nell’installazione o nella sostituzione delle connessioni con chiavetta parallela, nel tempo di montaggio e nello sforzo per il fissaggio all’interno di una macchina.

La scelta del design giusto dipende dalle esigenze specifiche di un’applicazione particolare, ma è necessario seguire alcune linee guida generali:

• Evitare i bordi affilati sulle molle, in quanto ciò può indebolire la molla.
• Evitare di sovraccaricare: sollecitazioni eccessive possono causare la rottura o la deformazione della molla.
• Garantire una lubrificazione e una manutenzione sufficienti per garantire che tutto funzioni senza problemi.

Quali standard devono essere osservati per le chiavette parallele?

Per garantire che le chiavette parallele funzionino effettivamente nella pratica e soddisfino lo scopo desiderato, devono soddisfare standard determinati. Uno di questi standard è la norma DIN 6885 per i collegamenti tra albero scanalato e scanalatura tramite chiavetta parallela.

In Germania alle chiavette parallele si applicano le norme DIN da 6885-1 a -3 e DIN 5464. Tuttavia in Giappone vengono utilizzati gli standard JIS.

Lo standard tedesco DIN 6885 definisce quattro tipi diversi di profili delle chiavette parallele: il profilo rastremato secondo la forma A, B o C e il profilo rettangolare secondo la forma D. I profili differiscono per geometria e dimensioni per adattarsi a carichi diversi.

Anche lo standard giapponese JIS B1301 si divide in quattro forme di profilo diverse: Il profilo per sede per chiavetta (forma K), il profilo a T (forma T), il profilo arcuato (forma R) e un’altra variante del profilo rastremato con un angolo di passo maggiore (forma S). Rispetto allo standard tedesco ci sono quindi più opzioni di selezione qui.

Un’altra differenza sta nel fatto che lo standard tedesco fornisce solo chiavette parallele senza fessura come standard. Tuttavia è possibile creare anche una fessura, se necessario. Negli standard JIS giapponesi è al contrario: si presume generalmente che tutte le chiavette parallele siano scanalate.

Questo standard specifica, tra le altre cose, quali dimensioni deve avere una chiavetta parallela e quali tolleranze devono essere rispettate durante la produzione. Descrive inoltre come determinare la dimensione corretta di una sede per chiavetta idonea per garantire un montaggio ottimale.

Tuttavia queste normative non sono applicabili solo per delle connessioni con albero scanalato o con scanalatura: Per altri tipi di connettori esistono anche standard DIN speciali, ad esempio per i perni cilindrici (DIN 7) o quelli conici (DIN 1).