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ECM - Collegamenti filettati1
Politecnico di TorinoDipartimento di Meccanica
Teresa BerrutiCristiana DelpreteMassimo 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)
ECM - Collegamenti filettati2
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ECM - Collegamenti filettati 3
Nomenclatura collegamenti filettati
Bullone (vite+dado)
Viti (mordenti)
Prigionieri
montaggio con leggerainterferenza…a volte avvitamento finoalla fine della filettatura…possibili problemi dovutiall’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
ECM - Collegamenti filettati3
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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)
Fp = Forza che agisce sul pezzo (risultante)
Fp
Fv
Fv=Forza che agisce sulla vite (risultante)
i
Fp
ECM - Collegamenti filettati 6
Fv
uv
v
vv u
FK =
Fp
up
p
pp u
FK =
FP Fv
up, uv
Ki = rigidezza δv = deformabilità ui = spostamento
vite
pezzi
vite+pezzi
v
v
vv F
u
K==δ
1
p
p
pp F
u
K==δ
1
ECM - Collegamenti filettati4
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ECM - Collegamenti filettati 7
Diagramma interferenza
FP Fv
iup uv
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
ECM - Collegamenti filettati5
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ECM - Collegamenti filettati 9
[ ]stmmv
T ddF
M ϕ⋅+ϕ+α⋅= tan)'tan(2
MT = momento di serraggioMsvit = momento necessario per lo svitamentodm = diametro medio del filettodt = diametro ‘efficace’ su cui agisce la forza fra testa e sottotestatanϕs = fs = coefficiente di attrito (sottotesta-pezzi)tanϕ = f = coefficiente di attrito (vite-madrevite)tanϕ’= coeff. di attrito apparente:
metriche) re(filettatucostan
'tan °=ααϕ
=ϕ 30
passotan =⋅π
=α pdp
mm
[ ]stmmv
svit ddF
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⋅=
stmv
stmmmv
T
ddpF
dddF
M
tancostan
2
tan'tantan2
ECM - Collegamenti filettati6
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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 Fv
• il momento torcente dovuto all’attrito sui filetti (la quota dimomento dovuta all’attrito nel sottotesta non vienesopportata dal fusto della vite)
( )
αϕ
⋅+π
=ϕ⋅+α⋅=costan
'tantan*m
vmmm
vT d
pFdd
FM
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) nocciolo di diametro =π
= nn
n dd
A4
2
32
164
n
t
n
va
d
M
d
F
⋅π
⋅=τ
⋅π
⋅=σ
*
222 313
στ
⋅+⋅σ=τ⋅+σ=σa
aaid
ECM - Collegamenti filettati7
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ECM - Collegamenti filettati 13
αϕ
⋅+π
=
αϕ
⋅+π
⋅⋅
=⋅⋅π
⋅⋅π
⋅=
στ
costan
costan*
mn
mv
vnv
n
n
T
a
dp
d
dpF
FdF
d
d
M
2
24
4
16 2
3
Da cui
22
312
31 kdp
d amn
aid ⋅+⋅σ=
αϕ
⋅+π
⋅+⋅σ=σcostan
231 k
ida
⋅+
σ=σ
k dipende solo da fattori geometrici e dall’attrito
αϕ
⋅+π
=costan
mn
dp
dk
2
ECM - Collegamenti filettati 14
Si suppone di poter sollecitare la vite al montaggio fino ad una frazioneX del limite elastico del materiale della vite (tipicamente X = 0.9).Si pone quindi:
2.0lim, pid RX ⋅=σ2
2.0lim,
31 k
RX pa
⋅+
⋅=σ
Si determina quindi la forza assiale limite sulla vite:
431
2
2
2.0lim,lim,
npnav
d
k
RXAF
⋅π⋅
⋅+
⋅=⋅σ=
E quindi il momento di serraggio:
ϕ⋅+
αϕ
⋅+π
= stmv
T ddpF
M tancostan
2lim,
Forza assiale limite
ECM - Collegamenti filettati8
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ECM - Collegamenti filettati 15
Valori da assumere per i calcoli
Ddt ⋅≈ 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 dt 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·Rp0.2 /Rm
Esempio: classe 8.8 indica Rm= 800 MPa, Rp0.2 = 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
ECM - Collegamenti filettati9
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ECM - Collegamenti filettati 17
Verifica filetti
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 persostenere carichi maggiori.
ECM - Collegamenti filettati 18
AZIONE DI CARICHI ASSIALI ESTERNI
In assenza di carichi assiali esterni la forza sulla vite e sulpezzo sono in equilibrio: Fv = FpSe 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...
Fv
Fp
Fv
Fp
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
ECM - Collegamenti filettati10
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ECM - Collegamenti filettati 19
Fp Fv
iup uv
i
C∆Cp
∆Cv
∆u
F’v
F’p
Fp = Fv
F’v= Fv + ∆Cv
F’p= Fp - ∆Cp
C=∆Cv+ ∆Cp
ECM - Collegamenti filettati 20
)(
:teanalogamen e
)(
)()(
pv
vp
pv
pv
pv
p
pv
vp
v
v
vp
pv
vpvp
CC
CC
uu
CC
uuu
CCC
δ+δδ
=∆
δ+δ
δ=∆
δ+δ
δ=
δ+δ⋅∆
δ⋅δ⋅
δ∆
=∆
δ⋅δ
δ+δ∆=
δ∆
+δ∆
=∆+∆=
Fattori di ripartizione dal carico
ECM - Collegamenti filettati11
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ECM - Collegamenti filettati 21
Stima della deformabilità della vite
l1,A1 l2,A2l3,A3
Lp
+++
+=
⋅=
⋅==δ ∑
3
3
2
2
1
1, 4.04.01A
Dl
Al
ADl
EAE
l
AE
L
F
u
viv
efficacei
vv
v
v
vv
Vite di diametro nominale D, materiale con modulo elastico Ev
I termini 0.4D tengono conto che la vite non finisce al sottotesta…L’area del tratto filettato è calcolata con il diametro medio (dm).La formula deve essere adattata ai vari casi.
(area ‘media’)
ECM - Collegamenti filettati 22
Stima deformabilità dei pezzi serrati
diversi serrati pezzi dei materiali
uguali serrati pezzi dei materiali
∑=δ
==δ
pi
pi
pp
pp
p
p
pp
E
L
A
AE
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 Ap tale da generare la stessa contrazione del caso reale aparità di carico imposto.La deformabilità si calcola quindi come:
Per la stima di Ap si individuano tre casi
ECM - Collegamenti filettati12
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ECM - Collegamenti filettati 23
Caso a) Dp/det ≤ 1
( )22
4 fpp dDA −π
=
det
df
Dp
D
Lpdf
Dp
Lpdf
Dp
Lp
ECM - Collegamenti filettati 24
Caso b) Dp/det = 1 ÷ 3
( )
( )DLL
LLd
d
DddA
pp
ppet
et
pfetp
8;min
1002.01
84
*
2**22
=
+⋅⋅
−
π+−
π=
dfdet
D
Lpdet
D
Dp
ECM - Collegamenti filettati13
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ECM - Collegamenti filettati 25
Caso c) Dp/det ≥ 3
( ) ( )DLLdLdA ppfpetp 8104
22;min. ** =
−⋅+
π=
df
det
D
Lp
ECM - Collegamenti filettati 26
A parità di carico C∆Cv diminuisce all’aumentare di δv )( pv
pv CC
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 pezzoaumenta anche la sua deformabilità δp,ma, scegliendo opportunamente ledimensioni del distanziale, si può farein modo che essa aumenti in misuraminore rispetto alla deformabilità dellavite.
NB: se ∆Cv diminuisce, ∆Cp aumenta
Accorgimenti per diminuire il carico sulle viti
e casi particolari
ECM - Collegamenti filettati14
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ECM - Collegamenti filettati 27
Fp Fv
Fv,lim rimane uguale perché dipende daldiametro di nocciolo
∆Cv∆Cv
C C
i
Fv,lim
Vite ‘allungata’
ECM - Collegamenti filettati 28
Viti con fusto alleggerito
dg
αϕ
⋅+π
=costan
mg
dp
dk
2
431
2
2
2.0lim,lim,
gpgav
d
k
RXAF
⋅π⋅
⋅+
⋅=⋅σ=
ϕ⋅+
αϕ
⋅+π
= tancostanlim,
tmv
T ddpF
M2
.. la Fv,lim deve essere calcolata in base ad Ag
ECM - Collegamenti filettati15
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ECM - Collegamenti filettati 29
Fp Fv
∆Cv
∆Cv
C
C
i
Fv,lim
Fv,lim
(alleggerita)
Fv,lim , calcolata in base ad Ag, è inferiore,la deformabilità del pezzo è invariata
ECM - Collegamenti filettati 30
Carico applicato non sottotesta
modello...
iprima del montaggio dopo il montaggio
A
i
B
apδ
bpδ
cpδ
apδ
bpδcpδ
vδpδ pδvδ vδ vδ
cp
bp
app δ+δ+δ=δ
A B
p
ca
p
b
L
LLn
L
Ln
+=−<= )1(1
LpLpLbA B
La
Lc
LpLpLbA B
La
Lc
ECM - Collegamenti filettati16
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ECM - Collegamenti filettati 31
pp
pp
vv
vv AE
L
AE
L
⋅=δ
⋅=δ ;
Con il carico sottotesta...
Lp = Lv
C
C
Con il carico non sottotesta la deformabilità del pezzotra i punti di applicazione del carico diminuisce e risulta:
vpvpp
c
pp
a
vv
vv n
AE
L
AE
L
AE
Lδ>δ−+δ=
⋅+
⋅+
⋅=δ )1(*
apδ
bpδcpδ
vδ
C
CAlla deformabilità della vite bisogna invecesommare quella del pezzo esterno ai carichi:
ppp
p
pp
bbpp AE
Ln
AE
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.
Fp Fv
i
Fv,lim
pezzo A
pezzo B
vite A vite B
ECM - Collegamenti filettati17
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ECM - Collegamenti filettati 33
In questo caso potrebbero insorgere problemi sul carico minimoFp,lim perché è maggiore la possibilità di distacco; in questo casotutto il carico graverà sulla vite (situazione da evitare).
Fp Fv
i
A: pezzoB: pezzo
A: vite B: vite
Fv
C
Carico applicato non sottotesta
NB: Fv può essere inferiore a Fv,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 δp, quindi il carico sarà sopportato quasi interamentedalla vite:
Fp Fv
i
Fv,lim
∆Cv ≈ C
ECM - Collegamenti filettati18
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ECM - Collegamenti filettati 35
Possibile rimedio:
Fp Fv
i
Fv,lim
Fe
Fp
ECM - Collegamenti filettati 36
Il carico iniziale sulla vite e quindi di compressione sui pezzi serrati,viene dato dal momento MT , calcolato in base alla forza Fv=Fp
In esercizio il carico di serraggio Fp può diminuire a causa di:
• Incertezze sulla forza Fv al montaggio e sul momento applicato
• Allentamento del collegamento (ad es. per assestamenti dovuti avibrazioni,…)
• Azione del carico esterno (∆Cp)
INCERTEZZE / ALLENTAMENTI
ECM - Collegamenti filettati19
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ECM - Collegamenti filettati 37
Incertezze sulla forza Fv al montaggio e sul momento applicato
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 daavere 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
FI ==
Serraggio con chiave dinamometrica: I = 1.6
Serraggio con avvitatore ad impulsicon taratura periodica : I = 2.5
Serraggio manuale o con avvitatura senza taratura periodica I = 4
ECM - Collegamenti filettati20
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ECM - Collegamenti filettati 39
Allentamento del collegamento
Nel tempo sotto l’azione di forze esterne le superfici dei pezziserrati subiscono un assestamento con modifica della rugosità eperdita dell’interferenza ∆i e conseguente perdita dela forza sullavite ∆Fv
Valori di ∆i in µmForze assiali Forze tangenzialiN°
superfici Ra = 1.6 µm Ra = 0.8 µm Ra = 1.6 µm Ra = 0.8 µm2 13 10 20 133 16 12 28 164 20 14 35 205 25 16 42 256 30 18 50 30
N° sup = 3N° sup = 2
ECM - Collegamenti filettati 40
Fp Fv
i
i
∆i
∆Fv
Fp = Fv
( )
( )pvv
pvv
vvv
iF
F
F
i
F
i
F
δ+δ∆
=∆
δ+δ==
∆∆
ECM - Collegamenti filettati21
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ECM - Collegamenti filettati 41
CALCOLO DEI COLLEGAMENTI FILETTATI
Scelta iniziali:• numero viti (C=Ftot/n°viti)• classe (materiale), tipo• dimensione
• Verifica statica• Verifica del carico minimo di serraggio• Verifica a fatica della vite
Fine
Si
No
2043
.pmin
max)(
zioneapprossima primain
RC
A ÷=
Cambiamenti….
Calcolo di k - Fv,lim - MT - δv - δp - ∆Fv - ∆Cv - ∆Cp
ECM - Collegamenti filettati 42
Verifica statica
Viene effettuata nelle condizioni peggiori:• supponendo applicata la Fv,lim calcolata• senza allentamenti• senza considerare incertezze al montaggio• con carico massimo applicato Cmax
In teoria si dovrebbe verificare che:
2.0p22 3 Rvvid ≤τ⋅+σ=σ
dove
3
*
2max,
2lim,
max,lim,
16
44
n
tv
n
v
n
vvav
d
M
d
C
d
F
⋅π
⋅=τ
⋅π
∆⋅+
⋅π
⋅=σ∆+σ=σ
ECM - Collegamenti filettati22
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ECM - Collegamenti filettati 43
In pratica, in considerazione di tutte le incertezze presenti, è sufficiente verificare che:
Possibili 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 RRXR vvid ≤σ∆+−≤σ∆+σ
2.0,pmax,
2.0,pmax,
)1(
)1(
FXC
RX
v
v
−≤∆
−≤σ∆
ECM - Collegamenti filettati 44
Attenzione: viti alleggeriteL’utilizzo di viti alleggerite diminiusce il carico sulla vite, mala sezione di riferimento per il calcolo è quella alleggerita(minore), dove le tensioni rimangono comunque alte.Nelle sezioni alleggerite la verifica deve essere effettuataconsiderando la tensione ideale:
2.0p22 3 Rggid ≤τ⋅+σ=σ
( )32
164
g
tg
g
vvg
d
M
d
CF
⋅π
⋅=τ
⋅π
∆+⋅=σ
*max,lim,
In pratica le viti alleggerite non hanno una resistenza staticamolto diversa da quella delle viti non alleggerite
ECM - Collegamenti filettati23
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ECM - Collegamenti filettati 45
Sollecitazioni di flessione
Se le superfici di appoggio non sono perfettamente parallele lavite si incurva, subendo sollecitazioni di flessione:
MPa
rad;114.6
10.5 MPa;
max
87101
102
221
5
≈σ
==°=α⋅=
⋅α
⋅=⋅=σα
==
ottienesiLD
Eassumendo
DL
ED
JM
LEJM
R
Conviene utilizzare viti snelle… e imporre le tolleranze di planarità
Lα
Lα
Lα
ECM - Collegamenti filettati 46
Verifica del carico minimo di serraggioNormalmente si vuole un carico minimo di serraggio Fp,lim
(ad esempio per garantire la tenuta delle guarnizioni).
Fp , Fv
ii teorica
∆i
Fv,lim/I - ∆Fv
Fv,lim
Fv,lim/I
∆CpFp,min
ECM - Collegamenti filettati24
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ECM - Collegamenti filettati 47
Deve essere: pv
vpp CF
I
FFF ∆−∆−=≤ lim,
min,lim,
Nota: se Fp,min = 0 (si ha cioè il distacco fra le parti serrate) tutto ilcarico C agisce sulla vite: si deve sempre evitare questa situazione.
Possibili cambiamenti:
• diminuire le incertezze utilizzando chiavi dinamometriche
• lavorare più accuratamente le superfici dei pezzi serrati
• cambiare classe del materiale (Fv,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 16M 18 ÷ M 30
σD(MPa)
σD(MPa)
Viti nonrullate
Vitirullate
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
20.pRmσ
La vite è considera verificata se σa ≤ 0.9 σD
ECM - Collegamenti filettati25
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ECM - Collegamenti filettati 49
Calcolo di σσa e σσmCaso a): 0 ≤ C(t) ≤ Cmax
Fp , Fv
i
∆Cmax,v
Cmax
∆Cv(t)
22v
avv
vmv
vvvvvC
FC
FF
FFCFF
max,,
max,lim,,
lim,min,max,lim,max,∆
=∆
+=
=∆+=
Fv,m
Fv,lim
n
mvm
n
ava
A
F
A
F
,
,
=σ
=σ
Fv,a
ECM - Collegamenti filettati 50
Caso b): Cmin ≤ C(t) ≤ Cmax
Fp , Fv
i
Fv,a
∆Cmax,v
Cmax
∆Cv(t)
22min,max,
,min,max,
,
min,lim,min,max,lim,max,
vvav
vvmv
vvvvvvFF
FFF
F
CFFCFF−
=+
=
∆+=∆+=
Fv,m
Fv,lim
n
mvm
n
ava
A
F
A
F
,
,
=σ
=σ
Cmin
∆Cmin,v
ECM - Collegamenti filettati26
Politecnico di TorinoDipartimento di Meccanica
Teresa BerrutiCristiana DelpreteMassimo Rossetto
ECM - Collegamenti filettati 51
Caso c): Cmin ≤ 0 ≤ Cmax
Fp Fv
i
∆Cmax,v
Cmax
22min,max,
,min,max,
,
min,lim,min,max,lim,max,
vvav
vvmv
vvvvvvFF
FFF
F
CFFCFF−
=+
=
∆+=∆+=
Fv,lim
n
mvm
n
ava
A
F
A
F
,
,
=σ
=σ
Cmin
∆Cmin,v
Fv,min
Fv,max
∆Cv(t)Fv,a
Fv,m
( )0<δ+δ
δ=∆
)(minmin,pv
pv CC
ECM - Collegamenti filettati 52
Possibili 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 perchédiminuiscono le tensioni nella zona filettata; le tensioni nellaparte alleggerita sono più elevate ma in questa zona, dove non visono gli intagli dovuti alla filettatura, la resistenza a fatica èmaggiore (il diagramma dato è valido per le filettature…)
Per esclusivo utilizzo in campo aeronautico sono previste vitiMJ - ISO 3161 (1977), con disegno del filetto modificato perridurre l’effetto di intaglio (solo rullate)
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<ϕ ; in pratica, sotto l’azione di sovraccarichi, vibrazioni,scosse si può avere lo svitamento spontaneo.
ECM - Collegamenti filettati 54
Sistema dado - controdadoSchema di funzionamento
Dado serrato, primo contatto dado-controdado
Controdado serrato
Il dado viene progressivamente scaricato; e poi si inverte ilcontatto con i filetti della vite e del dado; la parte di gambo fradado e controdado si comporta come una molla che impedisce ilmovimento (aumenta la forza d’attrito).
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
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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
ECM - Collegamenti filettati29
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ECM - Collegamenti filettati 57
Viti passanti
FT
f·Fp,min
1) (es. pezzi i fra superfici
bulloni di numero
attrito di coeff.
1.6)(1.25 sicurezza di coeff.
totalele trasversaforza
min,
===
÷==
⋅⋅⋅
=
m
n
f
CS
F
mnfCSF
F
T
Tp
ECM - Collegamenti filettati 58
Viti calibrate
FT
FT
Sono calcolate come chiodi:
(molto costose)mamm
.pamm
amm
amm
..
..
:specifica Pressione
:Taglio
R
Rsd
F
dnm
F
Anm
F
T
TT
60750
6040
4
20
2
÷=σ
÷=τ
σ≤⋅
=σ
τ≤⋅π⋅⋅
⋅=
⋅⋅=τ
s
d
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Bussole
FT
FT
mamm
.pamm
amm
amm
..
..
:specifica Pressione
)(
:Taglio
R
R
Ld
F
ddnm
FAnm
F
pe
T
ie
TT
60750
6040
4
20
2
÷=σ
÷=τ
σ≤⋅
=σ
τ≤−⋅π⋅⋅
⋅=
⋅⋅=τ
Anche la bussola viene calcolata come un chiodo(cavo)
(materiale della bussola)
Lp
de di
ECM - Collegamenti filettati 60
Bibliografia
Giovannozzi R., Costruzione di Macchine, vol. I, Patron Bologna,1965Niemann G., Elementi di Macchine, ETS Milano - Springer Berlino,1983Decker K.H., Maschinenelemente - Gestaltung und Berechnung,Carl Hanser Verlag, München (D), 1982
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