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Gioco del perno della cerniera: accoppiamento, tolleranza e rischio di inceppamento
Un perno di cerniera può superare il controllo del diametro e tuttavia bloccarsi dopo la finitura, il riscaldamento o l’assemblaggio finale. È possibile anche il caso opposto: il giunto ruota liberamente, ma un gioco eccessivo fa sì che la porta sbatti, si sposti o si disallinei in corrispondenza del chiavistello. Il parametro di controllo che manca non è un altro diametro nominale, bensì un intervallo definito di gioco del perno della cerniera proprio nell’interfaccia che ruota effettivamente.
Un requisito utile relativo all’accoppiamento con perno risponde a due domande. Qual è il gioco massimo che il prodotto può tollerare prima che diventi inaccettabile? Qual è il gioco minimo residuo che consente ancora il movimento nelle condizioni operative più sfavorevoli? I limiti del perno e del foro stabiliscono l’intervallo iniziale. L’accumulo di residui di lavorazione, la temperatura, la geometria del giunto sagomato, l’allineamento in fase di installazione, il lubrificante, la contaminazione e l’usura modificano il gioco residuo.
Ambito di applicazione: “Per ”gioco” si intende in questo contesto la distanza radiale o diametrale tra un perno e il foro o la boccola su cui avviene la rotazione. Non si tratta della corsa assiale necessaria per sollevare una porta dal suo cardine. Tale operazione, distinta dalla precedente, è trattata nella guida a distanza di disinnesto al decollo e ritenzione del perno.
Per prima cosa, mappare l'interfaccia rotante
Un singolo perno di cerniera può attraversare diverse articolazioni, ma non tutte le interfacce perno-foro devono necessariamente avere lo stesso accoppiamento. Il perno può essere bloccato in rotazione in un’articolazione e ruotare nelle altre. Può ruotare all’interno di una boccola sostituibile il cui diametro esterno è trattenuto in un alloggiamento. Un perno rimovibile potrebbe necessitare di un gioco di montaggio lungo tutta la sua lunghezza, pur utilizzando una zona di appoggio controllata. Se il disegno applica un unico diametro generico a tutte queste superfici, può creare movimento dove è necessario il fissaggio o interferenza dove è necessaria la rotazione.
Indicare ciascuna zona funzionale su una vista in sezione. Specificare l’elemento che ruota, quello che rimane fisso in rotazione e la lunghezza assiale su cui la coppia sostiene il carico. Identificare inoltre eventuali elementi di fissaggio quali incastro, ricalcatura, zigrinatura, saldatura, anello di ritegno, estremità con testa o altre caratteristiche di ritenzione. Il fissaggio assiale impedisce lo spostamento del perno. Il fissaggio rotazionale determina se il perno possa ruotare rispetto a un giunto. Il gioco di scorrimento regola le superfici di rotazione previste. Queste funzioni sono correlate, ma non sono requisiti intercambiabili.
Perni e componenti per cerniere in fase di produzione. Il gioco operativo finale dipende dai limiti controllati del perno e del foro dopo la finitura e l'assemblaggio.
| Architettura a perno | Interfaccia destinata alla rotazione | Interfaccia progettata per rimanere fissa in rotazione | Decisione in merito all'idoneità | Errore in caso di confusione tra le zone |
|---|---|---|---|---|
| Perno fissato in rotazione e bloccato assialmente nel giunto centrale | Fissare contro i fori delle nocche esterne | Fissare contro il foro centrale fisso della snodo | Specificare il gioco di scorrimento sui giunti esterni; definire separatamente la fissazione rotazionale e la ritenzione assiale al centro | Il perno gira o si sposta proprio dove invece dovrebbe rimanere fisso, oppure le snodi esterni si incastrano |
| Perno allentato e rimovibile | Zone di appoggio definite dal progetto lungo il perno | Non è prevista un'interfaccia fissa permanente, a meno che non venga aggiunta una funzionalità locale | Consentire l'inserimento e l'estrazione controllando i diametri portanti e la rettilineità | Montaggio facile con gioco eccessivo, oppure accoppiamento nominale corretto che non consente il montaggio a causa dell’allineamento delle snodi |
| Perno che ruota in una boccola | Confrontare il diametro esterno del perno con il diametro interno della boccola | Diametro esterno della boccola rispetto al suo alloggiamento | Specificare l'accoppiamento di scorrimento tra perno e boccola e l'accoppiamento di ritenzione della boccola come due interfacce distinte | La boccola ruota all'interno dell'alloggiamento, oppure la boccola a tenuta si chiude e blocca il perno |
| Perno fissato a entrambe le estremità | Diametro interno della boccola o dell'elemento centrale a contatto con il perno | Fissare le estremità contro i supporti | Controllare l'allineamento dei supporti e la coppia di diametri di rotolamento | Entrambi i supporti superano il controllo, ma dopo il montaggio piegano il perno o sottopongono la boccola a un carico laterale |
La serie di boccole presenta un dettaglio importante. L'inserimento a pressione di una boccola a pareti sottili nel proprio alloggiamento può ridurre il diametro interno finito. Il fornitore può quindi controllare il diametro interno della boccola dopo l'installazione, e non solo quando si tratta di un componente sciolto. Un certificato pre-installazione non attesta l'adattamento di funzionamento una volta installata la boccola, a meno che non sia noto l'effetto dell'assemblaggio.
Il gioco radiale e quello diametrale non sono la stessa cosa
Lascia che D sia il diametro interno del foro o della boccola installata e d sia il diametro esterno del perno. Il gioco diametrale è la differenza tra questi due diametri. Il gioco radiale è pari alla metà di tale valore quando il perno e il foro sono cerchi ideali e i loro assi sono paralleli.
Cd = D − d e Cr = (D − d) / 2
Cd è il gioco diametrale. Cr è il gioco radiale.
Indicare semplicemente “gioco” può dare adito a un errore di interpretazione con due possibili significati. Un disegno, un foglio di calcolo e un rapporto di ispezione dovrebbero basarsi sugli stessi criteri. Il gioco diametrale è pratico perché deriva direttamente dal diametro esterno del perno e dal diametro interno del foro misurati. Il gioco radiale è utile quando si verifica lo spazio fisico residuo su un lato o si calcola il margine di interferenza locale.
Nessuno dei due valori permette di prevedere automaticamente il movimento del bordo della porta. Un perno può traslare all’interno di un foro e anche una zona di appoggio corta può inclinarsi. La presenza di più snodi, la loro distanza reciproca, la lunghezza del cuscinetto, la direzione del carico, la rigidità dell’anta e il vincolo del chiavistello modificano il modo in cui si manifesta il gioco sulla porta. Regolare innanzitutto la coppia di diametri, quindi verificare il gioco libero sulla cerniera assemblata o sull’apparecchiatura in un punto di misurazione specificato.
Regola di disegno: Indicare “gioco diametrale” o “gioco radiale”. Non alternare i due termini nelle e-mail ai fornitori, nei fogli di ispezione e nelle note CAD.
Due limiti determinano l'accoppiamento di fabbricazione
La dimensione nominale non determina il gioco. Sono le combinazioni limite a determinarlo. Il gioco minimo prodotto si verifica quando il foro ha il diametro minimo consentito e il perno quello massimo. Il gioco massimo si verifica quando il foro ha il diametro massimo e il perno quello minimo.
Cmin = Dmin − dmax
Cmax = Dmax − dmin
Si tratta dei limiti diametrali per le condizioni di misurazione indicate.
Se Cmin è negativo, i limiti dimensionali consentono l’interferenza. Ciò può essere intenzionale in una zona a fissaggio rotazionale o a pressione, ma non garantisce un accoppiamento di funzionamento. Se Cmax supera il gioco funzionale ammesso, il disegno tecnico prevede un giunto allentato anche se ogni singolo componente supera il controllo.
Il Sistema ISO 286 per tolleranze e accoppiamenti fornisce un metodo riconosciuto per esprimere le zone di tolleranza di fori e alberi. La norma ISO 286-1 stabilisce il sistema di codifica e le basi relative a tolleranze, deviazioni e accoppiamenti; la norma ISO 286-2 fornisce i valori per le classi di tolleranza comunemente utilizzate. Il sistema è in grado di definire il rapporto dimensionale. Non seleziona l’accoppiamento corretto della cerniera né tiene conto dell’accumulo di rivestimento, della contrazione della boccola installata, dei gradienti di temperatura, del disallineamento del snodo, della contaminazione, delle condizioni del lubrificante, della deformazione sotto carico o del movimento accettabile della porta. Questi aspetti rimangono requisiti specifici del progetto.
Non scegliere automaticamente una classe di adattamento già nota
Una misura copiata da un altro meccanismo potrebbe risultare troppo stretta per i giunti sagomati e a causa della contaminazione esterna, oppure troppo larga per lo sportello di uno strumento che deve innestarsi in modo costante nel fermo. Il metodo di produzione è fondamentale. Una boccola alesata può presentare una geometria diversa rispetto a diverse snode rullate, allineate solo durante l’assemblaggio. Lo stesso vale per la lunghezza del cuscinetto, la rettilineità del perno, la rotondità del foro e la distanza tra le zone di supporto.
Iniziare dai giochi massimi e minimi funzionali. Assegnare quindi i limiti per perni e fori che la produzione è in grado di misurare e rispettare. Se una classe di accoppiamento ISO soddisfa pienamente tali requisiti, utilizzarla. La classe è il risultato della decisione ingegneristica, non un suo sostituto.
L'accumulo di vernice può eliminare lo spazio vuoto
Le dimensioni misurate prima della galvanizzazione, della verniciatura o di altre finiture che comportano un accumulo misurabile di materiale potrebbero non rispecchiare l'accoppiamento una volta assemblato. Uno strato depositato sul perno aggiunge materiale attorno al diametro esterno. Uno strato depositato all'interno del foro riduce lo spazio del diametro interno. Quando entrambe le superfici funzionali ricevono una finitura di questo tipo, i relativi effetti si sommano.
Cterminato ≈ Clavorato a macchina − 2 tspilla − 2 tforo
tspilla e tforo sono gli spessori radiali degli strati depositati sulle superfici di accoppiamento. Tutti i termini sono diametrali, ad eccezione dei due spessori radiali specificati. Utilizzare i limiti di processo per le zone effettivamente mascherate o non mascherate.
Questa espressione descrive una relazione tra gioco e budget, non un'affermazione secondo cui ogni rivestimento si depositi in modo uniforme. I componenti reali possono presentare variazioni di spessore in prossimità di bordi, incavi, punti di contatto, cremagliere, scarichi e aree schermate. La vernice può formare un ponte sull'estremità di un perno. Un perno placcato può presentare un punto più alto rispetto a quanto suggerito dal suo spessore medio. Per i rivestimenti di conversione o altri trattamenti superficiali, utilizzare dati qualificati relativi alle variazioni dimensionali del processo, anziché ipotizzare uno strato depositato uniforme. Il disegno tecnico deve specificare se le dimensioni finali del perno e del foro si riferiscono alla fase precedente o successiva alla finitura e quali superfici vengono mascherate.
Verificare inoltre la sequenza di montaggio. Una boccola rifinita a misura e successivamente inserita a pressione in un alloggiamento potrebbe restringersi. Una camicia del cuscinetto morbida può deformarsi sotto la pressione di installazione. Il fissaggio con perni in prossimità di un foro di scorrimento può creare un punto di sporgenza locale, anche se il diametro misurato lontano dal perno risulta accettabile. Quando il processo modifica il diametro interno funzionale, ispezionare tale diametro dopo il processo oppure stabilire una correlazione comprovata.
Il componente può superare il test, ma il giunto può comunque cedere. Immaginiamo un perno alle sue dimensioni massime e un foro alle sue dimensioni minime. Entrambi vengono sottoposti a lavorazione prima della finitura. Il perno viene quindi sottoposto a finitura in prossimità del limite superiore di spessore, il foro subisce un accumulo interno di materiale e la pressatura crea una piccola costrizione locale. A temperatura ambiente, la cerniera si muove con un’elevata forza di sblocco; dopo il riscaldamento, si blocca. Ogni specifica nominale sembrava ragionevole, ma il requisito non ha mai controllato l’interfaccia rotante finale. Si tratta di uno scenario ingegneristico illustrativo, non della documentazione di un progetto del cliente né di una dichiarazione relativa a un test di prodotto.
La temperatura influisce sulla vestibilità dei pantaloni da corsa
Le dimensioni dei perni e dei fori variano al variare della temperatura. Se i materiali o le temperature differiscono, il gioco può ridursi o aumentare. La relazione diametrale di primo ordine riportata di seguito è utile per una stima iniziale quando la dilatazione rimane approssimativamente lineare e la geometria non subisce distorsioni significative.
C(T) ≈ D0(1 + αbΔTb) − d0(1 + αpΔTp)
α è il coefficiente di dilatazione termica applicabile; gli indici b e p si vedano l'elemento cavo e il perno.
Un tasso di espansione del perno più elevato, un perno più caldo o un foro vincolato possono ridurre il gioco. Un elemento del foro che si espande più del perno può aumentarlo. Quando il perno e il foro sono dello stesso materiale e raggiungono la stessa temperatura uniforme, entrambi i diametri si modificano nella stessa direzione e il gioco originale varia di conseguenza; non scompare semplicemente. Questa semplificazione favorevole non tiene conto di un perno caldo all’interno di un alloggiamento più freddo, di una boccola installata in un telaio di materiale diverso, o di un snodo sagomato deformato da una fonte di calore vicina.
Utilizzare i dati relativi al materiale adeguati al grado effettivo e all’intervallo di temperatura. Aggiungere quindi il contributo termico alla combinazione di dimensioni e finitura nel caso peggiore. Se la temperatura modifica anche la viscosità del lubrificante, le dimensioni delle boccole in polimero, il contatto delle guarnizioni o l’allineamento strutturale, la sola espansione dimensionale non è sufficiente. Il progetto richiede una prova di funzionamento nelle condizioni stabilizzate pertinenti e, quando i gradienti termici sono rilevanti, durante lo stato transitorio che produce l’accoppiamento più stretto.
Le basse temperature presentano una condizione limite diversa. Il giunto può mantenere un gioco geometrico positivo, mentre la resistenza del lubrificante, la rigidità della guarnizione, il ghiaccio o i detriti aumentano la forza operativa richiesta. Una verifica del diametro non è in grado di distinguere tali effetti. Indicare sia i limiti dimensionali che quelli di movimento.
L'allineamento riduce localmente il gioco
Le equazioni relative al gioco presuppongono che i componenti siano coassiali e di forma circolare. Le cerniere realizzate con snodi laminati o stampati raramente si comportano come cilindri perfetti lungo l’intera lunghezza del perno. L’ovalità del foro, la rettilineità del perno, lo spostamento dello snodo, la torsione della lama, la distorsione da saldatura e gli errori di montaggio possono far sì che le superfici entrino in contatto localmente, mentre la differenza media di diametro rimane positiva.
Le zone di appoggio lunghe e ben accoppiate sono sensibili agli errori angolari. Un perno che entra in diverse articolazioni separate deve passare attraverso il loro involucro posizionale combinato, non attraverso un foro alla volta. Il serraggio delle lamelle su una lamiera flessibile può causare il disallineamento degli assi. Il perno, quindi, si piega o preme contro i bordi opposti di snodi diversi. La rotazione può sembrare accettabile prima del montaggio, ma risultare bloccata nell’involucro finito.
Ecco perché “aumentare il gioco” non è la prima soluzione da adottare per ogni cerniera che presenta rigidità. Un gioco maggiore può ridurre la sensibilità dell’assemblaggio, ma può anche aumentare il movimento della porta e l’impatto in fase di inversione. Individuare innanzitutto il punto di contatto. Colorante di tracciatura, segni di riferimento, un perno di riferimento rettilineo, mappatura dei fori, controlli di eccentricità o dati relativi alla forza in funzione dell’angolo possono indicare se la restrizione è dovuta al diametro, alla geometria locale o all’allineamento di montaggio.
Per le installazioni su pannelli sagomati flessibili, il Guida al montaggio delle cerniere per lamiere sottili tratta il rinforzo e l'allineamento dell'asse della cerniera a livello dell'involucro. Questa pagina si concentra su un aspetto più specifico: tenere conto dell'effetto che il disallineamento residuo ha sull'accoppiamento del perno.
| Collaboratore | Di solito sposta l'adattamento verso | Prove da acquisire | Risposta alle specifiche |
|---|---|---|---|
| Limiti dimensionali dei perni e dei fori | Stretto o largo | Misurare il diametro esterno (OD) e il diametro interno (ID) del foro funzionale nelle condizioni specificate | Impostare le dimensioni limite esplicite e calcolare entrambi i valori estremi di gioco |
| Rifinire le superfici rotanti | Stretto | Intervallo di spessore, mappa di mascheratura, dimensioni finali | Applicare le quote dopo la finitura oppure prevedere il margine di spessoramento completo |
| Contrazione delle boccole installate o deformazione dovuta alla fissazione | Stretto | ID installato e profilo locale del foro | Verificare l'ID funzionale al termine del processo di installazione |
| Differenza di dilatazione termica | Stretto o largo | Tipi di materiale, temperature dei componenti, intervallo di funzionamento | Calcolare lo stato limite e verificarne la validità a temperatura |
| Disallineamento delle snodi e dei supporti | Punti critici locali | Posizione dell'asse, rettilineità, segni di contatto, tracciato della forza operativa | Controllare la geometria o accorciare/riconfigurare le zone sensibili dei cuscinetti |
| Indossare | Allentato, anche se i detriti da usura possono aumentare l'attrito | Spazio libero e movimento dopo l'adempimento dell'obbligo richiesto | Definire il gioco residuo a fine vita e il metodo di ispezione |
| Prodotti di corrosione o residui di lavorazione | Rigido e abrasivo | Condizioni di esposizione, movimenti successivi all’esposizione, indizi sulla superficie | Definire i concetti di pulizia, protezione e accettabilità funzionale post-esposizione |
Il gioco del perno non rappresenta il limite massimo del gioco libero
Il gioco massimo tra perno e foro protegge solo uno dei fattori che contribuiscono al movimento. La porta potrebbe muoversi anche a causa del gioco tra una boccola e il suo alloggiamento, del movimento del perno in un snodo fissato, dello slittamento del dispositivo di fissaggio, della flessione dell’anta, della flessibilità della staffa, del gioco del chiavistello o dell’usura in un altro giunto. Al contrario, un giunto con gioco diametrale misurabile può presentare un movimento minimo del bordo della porta quando zone di appoggio lunghe e distanziate limitano l’inclinazione e il carico tiene il perno premuto contro un lato.
Definire il gioco presente sull’assieme nella forma in cui si manifesta la funzione del prodotto. Indicare il punto di riferimento fisso, il punto di misura mobile, la direzione del carico, l’entità della forza o del momento di sondaggio minimo, l’angolo della cerniera e se il risultato è il movimento totale da picco a picco o il movimento da una condizione di riposo. Uno spostamento del bordo della porta richiede la distanza dall’asse della cerniera. Un risultato angolare richiede i due riferimenti rotazionali.
Non utilizzare il valore di gioco del perno come limite di accettabilità per il gioco angolare o il ritorno elastico di una cerniera a coppia. Si tratta infatti di comportamenti di posizionamento che dipendono dalla direzione e dal carico e per i quali esiste un metodo di prova specifico. La tabella dei diametri riportata in questa pagina può illustrare una delle cause di gioco, ma non può sostituire un requisito di precisione angolare previsto per il prodotto installato.
Utilizzare due controlli collegati quando la funzione lo richiede: un intervallo di gioco tra perno e foro a livello di componente per la produzione, oltre a un limite di gioco a livello di assemblaggio per il risultato visibile all'utente. L'uno non implica automaticamente l'altro.
Il margine di sicurezza non costituisce una prova a sfavore del sequestro
Un gioco dimensionale positivo non dimostra che un accoppiamento a perno non possa bloccarsi. Il grippaggio causato da un gioco nullo è una delle modalità di guasto. Il grippaggio o l’usura adesiva possono verificarsi anche quando il gioco nominale rimane positivo, qualora la combinazione di materiali, le condizioni superficiali, la pressione di contatto, la lubrificazione, il movimento o il ciclo di lavoro siano sfavorevoli. I detriti e i prodotti di corrosione introducono ulteriori rischi. Utilizzare il “gioco minimo di funzionamento” per il margine dimensionale; riservare la “resistenza al grippaggio” a condizioni definite di materiale, superficie e funzionamento.
Cmin, di funzionamento = [Dmin,pre − 2 tforo + ΔDb] − [dmax,pre + 2 tspilla + Δdp]
Dmin,pre e dmax,pre sono i limiti di diametro prima della finitura alla temperatura di riferimento. ΔDb e Δdp a partire da tale temperatura si registrano variazioni diametrali del foro e del perno. Se le dimensioni controllate sono già valide dopo la finitura, omettere i termini relativi alla finitura anziché sottrarli due volte.
Escludere dalla presente equazione scalare le deformazioni, i disallineamenti e la contaminazione, a meno che il progetto non disponga di un metodo convalidato per convertirli nella stessa base di gioco. Tali effetti potrebbero causare un contatto locale anziché una variazione uniforme del diametro, e la contaminazione non costituisce un margine deterministico a meno che non siano controllati la dimensione delle particelle, il percorso di ingresso, lo stato di pulizia e l’esposizione. Utilizzare il calcolo per stabilire il limite dimensionale. Utilizzare prove funzionali per verificare il movimento nelle condizioni operative combinate.
A titolo indicativo, definire un margine parallelo per il gioco libero all’inizio e alla fine del ciclo di vita. L’usura di solito aumenta il gioco, ma i detriti da usura, il materiale trasferito, i prodotti di corrosione o un rivestimento danneggiato possono contemporaneamente aumentare l’attrito. Se l’esposizione alla corrosione fa parte delle condizioni di esercizio, specificare cosa si intende per esposizione e tolleranza; l’attuale Criteri per la prova in camera di nebbia salina con cerniere La pagina distingue le condizioni della camera dai limiti relativi al movimento e alla corrosione post-prova.
Perché non esiste un numero di autorizzazione universale
Una piccola cerniera per strumenti, uno sportello saldato di un'apparecchiatura e un pannello di accesso esterno sporco non hanno in comune né il diametro del perno, né la lunghezza del cuscinetto, né il processo di fabbricazione, né il carico, né il movimento ammissibile, né l'intervallo di temperatura, né il grado di contaminazione. Un gioco fisso applicato in modo indiscriminato a questi prodotti può risultare inutilmente costoso in un caso e inaffidabile in un altro. Anche un rapporto gioco/diametro tralascia di fatto la lunghezza del cuscinetto, l’allineamento, la finitura, la combinazione dei materiali, la lubrificazione e il limite di movimento funzionale.
Il numero giustificabile è l'intervallo che supera il limite massimo del progetto sul lato stretto, rimane al di sotto del limite di variazione sul lato largo e può essere prodotto e ispezionato con i processi scelti.
Inserisci la "Functional Fit" nel disegno
Un valore nominale del perno, un blocco di tolleranza generico e una nota sul materiale non sono sufficienti. Il fornitore deve sapere quale foro controlla la rotazione, quando si applicano le quote e quale condizione del prodotto finito deve essere mobile. Inserire la sezione relativa al perno e al giunto, lo schema di riferimento, i limiti di finitura e le condizioni di accettazione nella definizione controllata del prodotto. Più in generale, Scheda tecnica delle cerniere e guida ai disegni spiega come tali dettagli si inseriscano nel progetto completo.
| Campo disegno o specifiche | Cosa indicare | Perché questo modifica il risultato |
|---|---|---|
| Interfaccia rotante | Zona di fissaggio e snodo di accoppiamento o diametro interno della boccola installata, compresa la lunghezza assiale del cuscinetto | Impedisce che la nota “running-fit” venga applicata a una zona fissa dal punto di vista rotazionale |
| Limiti di dimensione | Indicare i limiti del diametro esterno (OD) e del diametro interno (ID) del foro funzionale, oppure una designazione di accoppiamento appropriata con i relativi limiti | Definisce il gioco minimo e massimo di fabbricazione |
| Base di liquidazione | Diametrale o radiale; inizio del ciclo di vita e, se necessario, fine del ciclo di vita | Evita un errore di interpretazione del tipo “due a uno” |
| Condizione di dimensione | Prima o dopo la finitura, prima o dopo l'installazione delle boccole e temperatura di riferimento | Collega i valori di ispezione alla superficie rotante effettiva |
| Controlli geometrici | Controlli applicabili relativi alla posizione degli assi, alla rettilineità, alla circolarità, all’eccentricità o alla coassialità e ai sistemi di riferimento | Limita i contatti locali che il diametro da solo non è in grado di impedire |
| Confine di finitura | Materiale, finitura, mascheratura e spessore massimo consentito dello strato sulle superfici dei perni e dei fori | Mantiene la distanza finale prevista |
| Condizioni di funzionamento | Intervallo di temperatura, carico o orientamento, stato del lubrificante, contaminazione o limite di esposizione | Definisce lo stato in cui deve mantenersi la rotazione libera |
| Accettazione funzionale | Limite della forza operativa o della coppia, limite del gioco, angolo di prova, direzione, piano di riferimento e punto di misura | Verifica il comportamento che le dimensioni sono destinate a garantire |
Modello di specifiche tecniche per il disegno
La struttura riportata di seguito mostra i campi che devono essere compilati. I requisiti non saranno considerati completi finché il progetto non avrà sostituito ogni voce tra parentesi con dati approvati.
INTERFACCIA DI FUNZIONAMENTO: ZONA PIN [IDENTIFICATIVO] VERSO FORO/BOCCOLA INSTALLATI [IDENTIFICATIVO].
PIN OD DOPO [FINISH/PROCESS]: da [dMIN] a [dMAX].
DIAMETRO INTERNO FUNZIONALE DOPO [PROCESSO DI FINITURA/INSTALLAZIONE]: DA [DMIN] A [DMAX].
GIOCO DIAMETRALE RISULTANTE A [TEMPERATURA DI RIFERIMENTO]: DA [CMIN] A [CMAX].
LA CERNIERA DEVE RUOTARE PER UN [INTERVALLO DI ANGOLI] SENZA INCEPPAMENTI A [TEMPERATURA / CARICO / ORIENTAMENTO / CONDIZIONE]. LA [FORZA O COPPIA] DI FUNZIONAMENTO NON DEVE SUPERARE [LIMITE] UTILIZZANDO [METODO DI PROVA]. SE IL RISCHIO DI DANNI DA GRIPPIAMENTO O ABRASIONE È UN PROBLEMA PER IL PROGETTO, LE SUPERFICI DOPO LA PROVA DOVRANNO SODDISFARE [CRITERI DEFINITI DI SEGNATURA / ABRASIONE] DOPO [CICLO DI FUNZIONAMENTO DEFINITO].
IL GIOCO DI MONTAGGIO A [ANGOLO DELLA CERNIERA], MISURATO TRA [PUNTO DI RIFERIMENTO FISSO] E [OBIETTIVO MOBILE] SOTTO UN CARICO DI ±[CARICO DELLA SONDA], NON DEVE SUPERARE [LIMITE].
Non inserire valori contrastanti nel disegno, nelle specifiche di acquisto e nel piano di ispezione. Se il disegno definisce le quote dei componenti e una specifica di prova separata regola il movimento dell’assieme, indicare i riferimenti incrociati al documento e alla revisione.
Verificare la dimensione e il movimento
Il controllo dimensionale verifica se i componenti forniti corrispondono alla sequenza di gioco. Il controllo funzionale verifica se la cerniera assemblata si muove e rimane entro i limiti di gioco consentiti. Entrambi sono necessari quando l’accoppiamento è influenzato dalla geometria sagomata, dalla pressatura, dalla finitura, dalla fissazione con perni, dal montaggio o dall’esposizione ambientale.
Prove dimensionali
Misurare il perno in un numero sufficiente di posizioni angolari e assiali per rilevare conicità, lobatura, accumuli locali o danni rilevanti per la zona del cuscinetto. Misurare il foro funzionale o il diametro interno della boccola installata nelle posizioni e nelle direzioni in cui potrebbe verificarsi un serraggio. Lo strumento deve essere adeguato alla tolleranza e alla superficie. Un calibro a tampone consente di verificare efficacemente il rispetto dei limiti, mentre un calibro per fori o un’adeguata misurazione interna può fornire informazioni precise sulle dimensioni e sul profilo effettivi. Annotare se il risultato si riferisce alla fase precedente o successiva alla finitura e all’installazione.
Non calcolare il gioco sottraendo medie non correlate. Abbinare le dimensioni limite effettive oppure valutare i limiti specificati per la popolazione. Un perno medio e un foro medio possono sembrare adeguati, mentre alcune combinazioni di estremità possono causare interferenza o gioco eccessivo.
Prove relative al movimento funzionale
Azionare la cerniera per l’angolo richiesto nel suo orientamento definito. Indicare la velocità, il carico applicato, la temperatura, le condizioni ambientali, lo stato del lubrificante e se viene riportata la forza di sblocco o quella di scorrimento. Un semplice controllo “a mano libera” di tipo "superato/non superato" dipende dall'operatore e può nascondere un attrito elevato. I dati relativi alla forza in funzione dell'angolo o alla coppia in funzione dell'angolo possono rivelare un attrito locale che un singolo valore massimo non è in grado di rilevare.
Misurare il gioco quando questo influisce sul funzionamento: in posizione ad angolo aperto, in posizione di chiusura, in posizione di servizio o in un altro punto specificato. Utilizzare un carico ripetibile, sia positivo che negativo, sulla sonda, tale da far combaciare i giochi senza deformare intenzionalmente il gruppo. Se si utilizza lo spostamento anziché l’angolo, indicare il punto di misurazione e il raggio.
Pubblica le prove relative a questa corrispondenza:
- La vista in sezione identifica ogni zona rotante, ogni zona fissa rispetto alla rotazione e ogni elemento di ritenzione assiale.
- I limiti di perno e di foro funzionale determinano un gioco diametrale minimo e massimo omologato.
- Le condizioni dimensionali indicano la finitura, l'installazione delle boccole, il fissaggio con perni e la temperatura di riferimento.
- L'analisi dei margini di sicurezza comprende i limiti relativi alla finitura, alle prestazioni termiche, alla deformazione, all'allineamento e alla contaminazione del progetto.
- L'analisi del lato libero comprende il gioco libero iniziale e quello richiesto al termine del servizio.
- La prova funzionale definisce l'angolo, la direzione, il punto di riferimento, il carico, la velocità, la temperatura e il limite di accettabilità.
- I campioni di prova rispecchiano i materiali definitivi, i processi e la geometria di installazione.
Se la produzione non è in grado di misurare direttamente una caratteristica interna dell'assemblaggio, occorre stabilire un controllo correlato sui componenti o sui parametri di processo e verificare periodicamente l'assemblaggio finito. La correlazione deve derivare da dati effettivi di studio e non deve essere dedotta dalle dimensioni nominali.
Invia la sezione "Pin-and-Knuckle"
Per un'analisi approfondita dei cardini, è opportuno includere la vista in sezione, i limiti del perno e del foro, le zone di rotazione, le zone fisse in rotazione, il bloccaggio assiale, i materiali, le finiture, la temperatura di esercizio, la direzione del carico, il gioco libero richiesto ed eventuali condizioni successive all'esposizione. Questi dati consentono di valutare i limiti di accoppiamento senza dover ipotizzare un gioco universale.
Domande frequenti sul gioco del perno della cerniera
Il perno di una cerniera dovrebbe avere un gioco pari a zero?
Non è indicato per un'interfaccia a rotazione libera, a meno che il progetto non preveda un altro principio di elasticità intenzionale o di cuscinetto. Un gioco nominale pari a zero non lascia alcun margine per variazioni dimensionali, accumulo di materiale di finitura, differenze termiche, errori geometrici o contaminazione. Una zona a rotazione fissa o a accoppiamento a pressione può prevedere un accoppiamento con interferenza, ma questa deve essere identificata separatamente dalle zone di rotazione e dal sistema di ritenzione assiale.
Qual è la differenza tra il gioco radiale e quello diametrale del perno di articolazione?
Il gioco diametrale è dato dal diametro interno del foro meno il diametro esterno del perno. Il gioco radiale è pari alla metà di tale differenza per parti circolari coassiali ideali. La specifica e il rapporto devono indicare quale criterio è stato utilizzato.
Un accoppiamento H7/g6 è sempre adatto per un perno di cerniera?
No. Una classe di accoppiamento definisce le zone di tolleranza dimensionali, non il gioco ammissibile della cerniera, lo spessore del rivestimento, la geometria di montaggio, la temperatura, la contaminazione o la lunghezza del cuscinetto. Utilizzare una classe di accoppiamento solo dopo aver stabilito i limiti minimo e massimo del gioco operativo del progetto.
Il gioco del perno della cerniera va misurato prima o dopo la placcatura?
L'adattamento funzionale deve essere verificato in condizioni tali da impedire la rotazione. Se la placcatura o un’altra finitura arriva a contatto con il perno o il foro, utilizzare le quote finali successive a tale finitura oppure prevedere l’intero spessore consentito nei limiti precedenti alla finitura. Indicare le condizioni di misurazione sul disegno.
Come si controlla il gioco del perno della cerniera?
Il gioco tra i componenti può essere calcolato in base al diametro esterno (OD) del perno e al diametro interno (ID) del foro funzionale misurati. Il gioco di montaggio richiede una verifica separata del movimento utilizzando un punto di riferimento fisso definito, un bersaglio mobile, l’angolo di articolazione, un carico positivo e negativo della sonda e un limite angolare o lineare. Registrare il raggio di misura quando si riporta lo spostamento lineare.