Qual è la tolleranza dell'albero per le guarnizioni meccaniche?

La tolleranza dell'albero è un fattore critico per il corretto funzionamento e la longevità delle tenute meccaniche. Per garantire la corretta tolleranza dell'albero è necessario considerare vari aspetti, come valori tipici, standard, finitura superficiale, materiali, allineamento e tipi di accoppiamento.

Questo articolo approfondirà i concetti chiave relativi alla tolleranza dell'albero per le tenute meccaniche. Esplorerà gli standard del settore, i fattori che influenzano la tolleranza e le differenze tra giochi e accoppiamenti con interferenza, fornendo una guida completa per i professionisti che lavorano con questi componenti.

Cosa sono le tolleranze dell'albero

Le tolleranze dell'albero si riferiscono alle variazioni ammissibili nelle dimensioni di un albero, in particolare il suo diametro. Queste tolleranze dimensionali sono essenziali per garantire il corretto adattamento, funzionamento e prestazioni di tenute meccaniche e altri componenti che interagiscono con l'albero.

Le tolleranze sono solitamente espresse come un intervallo, come +/- 0,001 pollici o +/- 0,025 mm, che indica la deviazione accettabile dal diametro nominale o ideale dell'albero. Tolleranze più strette determinano adattamenti più precisi tra l'albero e i componenti di accoppiamento, mentre tolleranze più larghe consentono una maggiore variabilità.

Valori tipici e standard

Nota: questi valori sono solo di riferimento e possono variare a seconda degli standard e delle applicazioni specifici.

Che cosa è la finitura superficiale

La finitura superficiale, nota anche come rugosità superficiale, si riferisce alle caratteristiche della texture superficiale dell'albero. È una misura delle irregolarità microscopiche, delle creste e delle valli sulla superficie dell'albero.

La finitura superficiale viene quantificata utilizzando vari parametri, come Ra (rugosità media aritmetica), Rz (altezza massima media del profilo) e Rmax (profondità massima della rugosità individuale). Questi parametri sono in genere espressi in micrometri (μm) o micropollici (μin).

La finitura superficiale richiesta per un albero dipende dall'applicazione specifica e dal tipo di tenuta meccanica utilizzata. In genere, finiture superficiali più lisce sono auspicabili per applicazioni che coinvolgono tenute meccaniche, in quanto promuovono migliori prestazioni di tenuta e riducono l'usura dei componenti di tenuta.

I valori comuni di finitura superficiale per gli alberi utilizzati con tenute meccaniche vanno da 0,4 a 0,8 μm Ra (da 16 a 32 μin Ra). Tuttavia, alcune applicazioni potrebbero richiedere finiture ancora più lisce, come 0,2 μm Ra (8 μin Ra) o migliori, per garantire prestazioni di tenuta ottimali e longevità.

Per ottenere la finitura superficiale desiderata è necessario adottare adeguati processi di fabbricazione dell'albero, come tornitura, rettifica o lucidatura, nonché rispettare i requisiti di finitura superficiale specificati durante le ispezioni di controllo qualità.

Fattori che influenzano la tolleranza dell'albero

Materiale

Il materiale dell'albero ha un impatto diretto sulla tolleranza ottenibile. Materiali diversi hanno lavorabilità, coefficienti di dilatazione termica e proprietà di durezza variabili. Ad esempio, gli alberi in acciaio inossidabile possono essere lavorati con tolleranze più strette rispetto agli alberi in plastica grazie alla loro maggiore stabilità dimensionale e alla minore dilatazione termica.

La scelta del materiale influisce anche sulla resistenza dell'albero all'usura, alla corrosione e alla deformazione sotto carico. Questi fattori devono essere considerati quando si specificano le tolleranze dell'albero per garantire la corretta funzionalità e longevità della tenuta meccanica.

Allineamento e run-out dell'albero

Un disallineamento o un'eccessiva eccentricità possono causare un'usura non uniforme delle superfici dell'albero e della tenuta, con conseguente guasto prematuro.

L'allineamento dell'albero si riferisce alla concentricità tra l'albero e la camera di tenuta. Garantisce che l'albero sia correttamente centrato all'interno della tenuta, riducendo al minimo i carichi radiali sulle facce della tenuta. Un allineamento corretto è in genere ottenuto tramite precise pratiche di lavorazione e installazione.

Il run-out, d'altro canto, si riferisce alla deviazione dell'albero dalla sua vera linea centrale durante la rotazione. Un run-out eccessivo può causare l'oscillazione delle facce di tenuta, con conseguente aumento dell'usura e delle perdite. Il run-out può essere ridotto al minimo assicurando la corretta rettilineità dell'albero, l'equilibrio e i cuscinetti di supporto.

Tipi di adattamenti

L'accoppiamento tra l'albero e i componenti della tenuta meccanica è un altro fattore critico nel mantenimento della tolleranza desiderata dell'albero. I due tipi principali di accoppiamento sono gli accoppiamenti con gioco e gli accoppiamenti con interferenza.

Adatta per la liquidazione

Gli accoppiamenti con gioco consentono un piccolo spazio tra l'albero e il componente di accoppiamento, come il manicotto di tenuta o la ghiandola. Questo tipo di accoppiamento si adatta a piccole irregolarità dell'albero e all'espansione termica senza indurre uno stress eccessivo sui componenti.

Gli adattamenti con gioco sono in genere specificati quando è richiesto un facile montaggio e smontaggio o quando i componenti dell'albero e della guarnizione sono realizzati con materiali con diversi tassi di espansione termica. Tuttavia, un gioco eccessivo può causare movimento della guarnizione e perdite.

Interferenza adatta

Gli accoppiamenti con interferenza, noti anche come accoppiamenti a pressione, comportano un componente di accoppiamento leggermente più grande del diametro dell'albero. Ciò crea una connessione stretta basata sull'attrito tra l'albero e il componente.

Gli accoppiamenti con interferenza vengono utilizzati quando è richiesta una connessione rigida e non mobile tra l'albero e i componenti della guarnizione. Questo tipo di accoppiamento riduce al minimo il movimento relativo e garantisce la concentricità tra le parti.

Tuttavia, gli accoppiamenti con interferenza possono indurre forti sollecitazioni nei componenti e possono richiedere speciali procedure di installazione e rimozione. La quantità di interferenza deve essere calcolata attentamente in base ai materiali, alle temperature e alle condizioni operative per evitare danni all'albero o ai componenti della guarnizione.