Perni di bloccaggio - Tappi a molla e coppiglie - Forme e dimensioni

I tappi a molla e le coppiglie (chiamati anche perni di bloccaggio) sono elementi di bloccaggio per diverse applicazioni. Sono spesso utilizzati per i collegamenti dei bulloni come elemento di bloccaggio semplice e sganciabile e vengono utilizzati per fissare la forza assiale. La forza assiale non è il carico principale sul giunto. L’elemento di bloccaggio viene utilizzato principalmente per tenere insieme il gruppo. La forza assiale è quindi spesso inferiore di diversi ordini di grandezza rispetto alla forza radiale sul bullone. Questo articolo tratta i principi di bloccaggio per giunti a bullone con perni di bloccaggio, insieme ad esempi di applicazione dei vari elementi di bloccaggio nell’ingegneria meccanica e in base a quali criteri questi elementi possono essere selezionati.

Cosa sono i tappi a molla?

I tappi a molla sono elementi in filo sagomato dalla forma speciale. Come elemento di bloccaggio elastico caricato a molla (disponibile anche come standardizzato), i tappi a molla hanno una parte dritta del filo che viene fatta passare attraverso un foro e una porzione di molla sagomata che può essere avvolta intorno al bullone. Il tappo a molla impedisce in modo affidabile lo slittamento radiale ed è fissato al bullone grazie alla sua forma.

I tappi a molla sono spesso prodotti in conformità a DIN 11024. Vi sono svariate versioni di tappi a molla in diverse forme. I tappi a molla sono installati senza strumenti.

Anche le coppiglie sono elementi in filo sagomato dalla geometria semplice. Le coppiglie sono costituite da due parti dritte parallele e in immediata prossimità l’una all’altra. Un’estremità della coppiglia è piegata a formare un anello e funge da fermo, l’altra estremità è aperta e può quindi essere deformata plasticamente, di solito con uno strumento. Questo impedisce che l’elemento di bloccaggio si allenti.

Le coppiglie sono standardizzate nella norma ISO 1234, precedentemente DIN 94.

Alternative ai tappi a molla e alle coppiglie

Oltre ai perni di bloccaggio come i tappi a molla e le coppiglie, ci sono anche elementi di bloccaggio speciali come i Perni di bloccaggio a sfera e i bulloni di bloccaggio della filettatura. Questi bulloni di bloccaggio sono più complessi da produrre perché tali componenti non sono costituiti da un singolo materiale. Oltre al bullone, contengono anche l’elemento di bloccaggio con un meccanismo di rilascio.

Il montaggio è possibile senza strumenti perché il meccanismo di rilascio costituito da una sfera o da una filettatura viene azionato per mezzo di un interruttore o di un meccanismo a molla con una forza operativa sufficiente.

Come azionare un perno di bloccaggio a sfera:

① Rilasciare la serratura a sfera premendo il pulsante (le sfere si ritraggono)
② Inserire il perno nel foro appropriato e rilasciare il pulsante (le sfere vengono spinte verso l’esterno)
③ Premendo nuovamente il pulsante si rilascia la serratura a sfera. (il perno può essere estratto)

Anelli di sicurezza, rondelle di bloccaggio e anelli a scatto sono utilizzati per fissare alberi o fori. Questi meccanismi di bloccaggio sono più robusti a velocità di rotazione e hanno superfici di cuscinetti più grandi. Questi elementi di bloccaggio possono quindi essere utilizzati anche a carichi assiali più elevati. Gli anelli di sicurezza e gli anelli a scatto possono essere utilizzati come elementi di bloccaggio assiali dall’interno nei fori.

I perni della cerniera sono bulloni che si adattano alla superficie di scorrimento e sono sagomati per fissare l’elemento di bloccaggio. Sono la controparte ideale per gli elementi di bloccaggio e sono configurabili in molte versioni diverse nel negozio MISUMI. Esistono versioni con fori, filettature e intagli per fissare l’elemento di bloccaggio.

Esempio di applicazione: Perno con foro a croce: (1) Cuscinetto a strisciamento sferico, (2) Blocco cuscinetto cerniera a forma di U, (3) Perno della cerniera con foro a croce

Come utilizzare correttamente i tappi a molla e il perno della coppiglia

Perni di bloccaggio, splintaggi a molla e parti standardizzate simili vengono utilizzati per fissare i collegamenti dei bulloni e altre applicazioni. Per i collegamenti a bullone, le forze sono assorbite dal bullone e non ci sono forze o sono molto basse nella direzione dell’asse del bullone. Il compito principale degli elementi di bloccaggio è quello di impedire che il bullone scivoli fuori.

Quando vengono utilizzati i tappi a molla e le coppiglie? E quando si usano le alternative?

I tappi a molla sono la scelta corretta se il collegamento deve essere cambiato più frequentemente. I tappi a molla scivolano sul bullone e mantengono questa posizione precaricando la geometria. Questi elementi di bloccaggio di solito occupano più spazio di una coppiglia.

In ingegneria meccanica, i tappi a molla sono utilizzati nelle seguenti applicazioni:

• Per fissare strumenti intercambiabili sulle macchine
• Per il montaggio delle coperture sugli involucri

Le coppiglie vengono utilizzate quando il collegamento viene rilasciato molto raramente o mai. Le coppiglie diventano fragili e si rompono più velocemente ad ogni montaggio e smontaggio. Per questo motivo, le coppiglie devono essere sostituite dopo essere state smontate diverse volte.

Gli splint sono ampiamente utilizzati nell’ingegneria meccanica, tra cui:

• Per fissare i comandi dell’operatore ai comandi della macchina
• Per fissare i perni della cerniera nelle aperture degli alloggiamenti
• Per bloccare i collegamenti tra elementi parziali delle macchine, come i trasportatori

I perni di bloccaggio a sfera sono preferibili per le applicazioni che richiedono frequenti installazioni e modifiche quotidiane. Questi componenti sono più difficili da produrre e non sono robusti come i connettori a molla, ma sono adatti per lo smontaggio e il montaggio frequenti e quasi senza l’impiego di forza grazie al meccanismo di sgancio. Un meccanismo a molla è un’altra forma di realizzazione del perno di bloccaggio a sfera. Le sfere del perno di bloccaggio a sfera sono tese da una forza elastica definita. Se la forza esercitata durante lo smontaggio è sufficientemente elevata, le sfere vengono spinte nel perno di bloccaggio a sfera, che può quindi essere rimosso. Il montaggio funziona secondo lo stesso principio.

I perni di bloccaggio a sfera sono utilizzati nell’ingegneria meccanica generale nelle seguenti applicazioni:

• Per fissare le apparecchiature nelle operazioni di montaggio
• Per fissare i sottogruppi regolabili
• Per fissare le staffe nel controllo qualità

I bullone di bloccaggio della filettatura vengono utilizzati nell’ingegneria meccanica quando un giunto è esposto a vibrazioni elevate, ad esempio:

• per il fissaggio delle frizioni nei sistemi di trasmissione
• per fissare i componenti nelle macchine per impieghi gravosi

Le rondelle di sicurezza e gli anelli di sicurezza sono montati nelle scanalature tornite dei bulloni e vengono utilizzati a velocità di rotazione più elevate poiché questi elementi distribuiscono la massa in modo più uniforme intorno al bullone o all’albero.

Le applicazioni tipiche in ingegneria meccanica sono:

• Fissaggio dei cuscinetti volventi con rondelle di sicurezza
• Fissaggio delle boccole a strisciamento

Dimensionamento e selezione - tappi a molla nei collegamenti dei bulloni

Gli elementi di bloccaggio vengono selezionati in base al caso d’uso. La scelta dell’elemento di bloccaggio deve essere già presa in considerazione al momento del dimensionamento e della selezione del bullone.

I criteri di selezione includono:

• Diametro dell’albero: Il diametro del bullone influenza la selezione delle parti standardizzate e la manipolazione dell’elemento di bloccaggio. I tappi a molla sono più comunemente utilizzati su diametri piccoli, mentre i perni di bloccaggio a sfera e i bulloni di bloccaggio della filettatura sono più comunemente utilizzati su bulloni di grandi dimensioni.
• Frequenza di installazione: L’intervallo di allentamento del collegamento grava sul materiale e può essere raggiunto senza strumenti, ad esempio su perni di bloccaggio a sfera e tappi a molla, oppure deve essere effettuato con strumenti, ad esempio su coppiglie.
• Forza assiale: La forza trasversale che agisce sull’elemento di bloccaggio è fondamentale ai fini della selezione. Piccole forze trasversali possono essere assorbite dalle coppiglie, mentre le grandi forze trasversali richiedono rondelle di bloccaggio o bulloni di bloccaggio della filettatura.
• Economico: I costi determinano la scelta tra due possibili varianti, ad esempio un perno a molla può svolgere anche molte funzioni di una coppiglia. Un altro dei molti criteri può essere il costo di produzione della scanalatura o del foro.
• Materiale: Il materiale viene selezionato in base alla forza di taglio precedentemente determinata e al carico previsto per agire sull’elemento di bloccaggio. Le forme standardizzate possono essere realizzate in acciaio, acciaio inox o con protezione dalla corrosione, a seconda delle esigenze.

Da MISUMI, è possibile trovare l’elemento di bloccaggio corretto per la coppiglia o il bullone di collegamento nelle categorie:

• Perni a molla e coppiglie
• Perno della cerniera
• Perni di bloccaggio a sfera/Bulloni di bloccaggio della filettatura
• Anelli di sicurezza/rondelle di sicurezza/anelli a scatto

• Perni di bloccaggio a sfera e bullone di bloccaggio della filettatura