Quando il perno è rigato e usurato...che si fa?

che utilizzano il bilanciere
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DMO
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Quando il perno è rigato e usurato...che si fa?

Messaggio da DMO » mercoledì 5 dicembre 2018, 7:54

Capita molto spesso di incappare in situazioni dove i perni hanno lavorato senza opportuna lubrificazione consumandosi in modo irregolare e quasi da non crederci! ><><><
Quando ci si trova difronte a situazioni di questa natura, se l'usura è contenuta è possibile lucidare il perno ed eventualmente sostituire la relativa boccola laddove fosse possibile, ma in casi come questo Cartier dove oltretutto il perno è supportato da un Rubino le uniche soluzioni sono la sostituzione integrale della ruota (laddove fosse reperibile) oppure la ricostruzione del perno lesionato come in questo caso.
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carlocor
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Re: Quando il perno è rigato e usurato...che si fa?

Messaggio da carlocor » mercoledì 5 dicembre 2018, 13:00

E perché non ridurre il perno e sostituire il rubino? Un saluto carlocor

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DMO
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Re: Quando il perno è rigato e usurato...che si fa?

Messaggio da DMO » mercoledì 5 dicembre 2018, 20:46

carlocor ha scritto:
mercoledì 5 dicembre 2018, 13:00
E perché non ridurre il perno e sostituire il rubino? Un saluto carlocor
La ragione del perché non è consigliabile seguire questa strada è da ricercare nelle logiche progettuali in quanto ridurre di sezione il perno lo renderebbe più vulnerabile alle sollecitazioni meccaniche durante il funzionamento.
Se la cosa può interessare posso approfondire l'argomento entrando nel merito della progettazione e di come si dimensiona un asse con perni...

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Uhr
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Re: Quando il perno è rigato e usurato...che si fa?

Messaggio da Uhr » mercoledì 5 dicembre 2018, 21:09

DMO ha scritto:
mercoledì 5 dicembre 2018, 20:46
carlocor ha scritto:
mercoledì 5 dicembre 2018, 13:00
E perché non ridurre il perno e sostituire il rubino? Un saluto carlocor
La ragione del perché non è consigliabile seguire questa strada è da ricercare nelle logiche progettuali in quanto ridurre di sezione il perno lo renderebbe più vulnerabile alle sollecitazioni meccaniche durante il funzionamento.
Se la cosa può interessare posso approfondire l'argomento entrando nel merito della progettazione e di come si dimensiona un asse con perni...
Certo che interessa
Uhr

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Re: Quando il perno è rigato e usurato...che si fa?

Messaggio da DMO » venerdì 7 dicembre 2018, 0:10

Anche se l'interesse mi sembra sia limitato ad uno, è già abbastanza per rispondere...

Prendiamo quindi in esame una ruota qualunque di un movimento qualunque...
Cattura1.JPG
Cattura1.JPG (22.45 KiB) Visto 979 volte
per semplificare consideriamo che questa ruota riceva il moto da un bariletto e che la forza risultante perpendicolare all'asse sia applicata come segue
Cattura3.jpg
Cattura3.jpg (45.89 KiB) Visto 979 volte
essendo l'albero vincolato agli estremi dalle boccole che ospitano i perni, su queste si verranno a creare delle forze dette Reazioni vincolari, ovvero la reazione che oppone il vincolo (in questo caso la boccola) ad una forza applicata su un asse ad esso connesso.

Nel nostro caso le reazioni vincolari le possiamo calcolare come segue:

R1 = (F * la)/(la+lb)

R2 = (F * lb)/(la+lb)

Come credo sia inoltre facilmente intuibile, la forza F porta ad avere una flessione dell'albero i cui valori sono funzione della distanza dal punto di applicazione della forza.

Possiamo quindi scrivere la seguenti relazioni

Mf max = (F * la * lb)/(la+lb)

La flessione sarà quindi nulla in prossimità dei vincoli e massima nel punto di applicazione della forza
momento flettente.png
momento flettente.png (8.38 KiB) Visto 979 volte
oltre alla flessione abbiamo anche un altra sollecitazione che è quella di taglio...

Segue...

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Re: Quando il perno è rigato e usurato...che si fa?

Messaggio da DMO » venerdì 7 dicembre 2018, 8:47

Come abbiamo detto oltre al momento flettente, si genera una importante componente di sollecitazione di Taglio.
Il taglio agisce nella stessa direzione delle forza applicata e il suo valore è uguale al valore della forza.
Per quanto sopra possiamo scrivere che

TR1 = R1

TR2 = - R2 = R1 - F

In pratica il taglio cambia di segno a partire dal punto di applicazione delle forza F e il relativo diagramma è il seguente
taglio.png
taglio.png (7.12 KiB) Visto 973 volte
A questo punto abbiamo tutti gli elementi che ci servono per dimensionare il nostro asse, ma prima è importante fare alcune considerazioni...

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Re: Quando il perno è rigato e usurato...che si fa?

Messaggio da Uhr » venerdì 7 dicembre 2018, 10:05

Ottima esposizione. Quindi, fidando su reminiscenze universitarie di studi di statica delle strutture, il taglio sulle sezioni di appoggio, pari rispettivamente a R1 e R2 (le due reazioni) la cui somma è uguale all'azione F, agendo su una sezione ridotta provoca maggiori tensioni in essa rispetto ad una sezione integra. Andrebbe ampliato lo studio anche sulle reazioni dovute alla rotazione del perno in sede, ma probabilmente l'azione preponderante è quella da te descritta.
Grazie per l'intervento
Uhr

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Re: Quando il perno è rigato e usurato...che si fa?

Messaggio da sobas66 » venerdì 7 dicembre 2018, 22:46

Seguo anch'io con interesse...... %%$%%

Ciao
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Leonardo diceva: "L'esperienza è il nome che si dà ai propri sbagli."

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Re: Quando il perno è rigato e usurato...che si fa?

Messaggio da DMO » venerdì 7 dicembre 2018, 23:51

La prima osservazione (prima di passare al dimensionamento dell'asse) che vorrei fare è di carattere pratico e nota a tutti coloro che operano principalmente sulla pendoleria, ovvero le Boccole Ovalizzate!
Spesso troviamo le boccole ovalizzate o meglio consumate secondo una direzione ben precisa e di massima su uno stesso asse una boccola sarà più ovalizzata dell'altra...
Questo fenomeno erosivo è dovuto proprio all'azione della forza F ma in modo particolare la causa principale di tale fenomeno è da imputarsi più che alla flessione allo sforzo di Taglio.

Un altra domanda che ci si potrebbe porre è il perché i perni sono sempre di sezione inferiore alla restante parte dell'asse, ma a questa domanda è abbastanza facile dare una risposta se si osservano i diagrammi delle forze.

Detto questo possiamo cominciare a dimensionare il nostro asse in modo che possa ragionevolmente resistere in modo corretto alla spinta esercitata dal bariletto di carica.

Per fare questo dobbiamo introdurre una grandezza importante che è il valore tipico rilevato empiricamente e tabellato di resistenza o limite di rottura del materiale che in genere viene denominato "Sigma di rottura".
Per ogni tipo di sollecitazione, taglio, trazione, torsione e flessione, viene determinata una sigma specifica per ogni materiale e questo valore viene utilizzato per il dimensionamento.

Partiamo da quello più semplice che è il Taglio.

La Sigma di rottura la Taglio = T/A

Dove T è lo sforzo di taglio e A è la sezione del corpo in esame, in questo caso la sezione dell'asse.

per quanto sopra se volessimo dimensionare un asse cilindrico in modo che possa resistere ad un determinato sforzo di taglio, si andrà a cercare il valore della sigma di rottura al taglio e si andrà a calcolare la sezione resistente A

A = T/Sigma

C'è da tenere presente che questo è un calcolo semplificato, oltre a questo si deve considerare anche un fattore di sicurezza.

Ora che abbiamo visto come si calcola lo sforzo di taglio passiamo al momento flettente!

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Re: Quando il perno è rigato e usurato...che si fa?

Messaggio da DMO » mercoledì 12 dicembre 2018, 8:52

Per calcolare il momento flettente si parte sempre dal valore di Sigma e in questo caso è dato dalla

Sigma = Mf/Wf

da cui

Wf = Mf/Sigma

dove Mf è il momento Flettente e Wf è il Modulo di Resistenza a Flessione ed è caratteristico per ogni tipo di sezione, per le sezioni circolari è dato dalla

Wf = 3,14 /32 * d^3

dove d è il diametro dell'albero.

Ora se facessimo due calcoli di massima troveremmo che il valore del Momento Flettente è sempre maggiore di quello di Taglio e questo ovviamente è un aspetto importante nel dimensionamento, in quanto si dovrà procedere a dimensionare l'organo meccanico sempre considerando il massimo valore di sollecitazione.
Questo aspetto spiega inoltre il perché i perni degli assi sono sempre di sezione inferiore rispetto alla parte esposta, ma ci dice anche il perché non è consigliabile ridurre di sezione un perno se non in percentuali molto ridotte, il rischio sarebbe quello ceda alle sollecitazioni di taglio.

Per concludere, non dimentichiamo che i perni hanno anche una lunghezza ben precisa e normalmente corrisponde all'altezza del cuscinetto o del rubino.
La parte in appoggio si calcola secondo precisi parametri e si deve tenere conto in modo molto preciso anche delle condizioni di funzionamento, immaginiamo un perno di una Turbina che ruota a 3000 rpm se non fosse dimensionalo correttamente si scalderebbe in un attimo.
Ovviamente nel nostro caso questi problemi non i abbiamo ma la procedura di calcolo è la medesima ed è data da

L = (Rv * n)/K

Dove

L = Lunghezza del perno
Rv = Valore della forza sul vincolo (reazione vincolare)
n = Numero di giri del perno
K = costante Tabulata e dipende dalla finitura del perno e dalla lubrificazione (vedi tabella 2)
IMG_6380.JPG
IMG_6380.JPG (24.82 KiB) Visto 915 volte
Per i perni a sbalzo è possibile calcolare il loro diametro anche secondo la relazione

d = Radice ^3 ((F*L)/0.2*Sigma)

Che tiene anche conto della lunghezza del perno.

Quanto detto è solo un calcolo approssimativo in quanto per un corretto dimensionamento entrano in gioco anche altri parametri quali la pressione specifica e la lubrificazione ma per quello che ci riguarda, ovvero decidere se ridurre di sezione un perno <_<_ ...questi sono calcoli che possono anche essere trascurati %%$%%

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Uhr
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Re: Quando il perno è rigato e usurato...che si fa?

Messaggio da Uhr » mercoledì 12 dicembre 2018, 19:47

Complimenti per la chiarissima esposizione del problema, mi permetto solo rilevare una inesattezza ""=="" , mi riferisco quando affermi che’......il valore del Momento flettente è sempre maggiore di quello di Taglio’. In realtà, anche se il taglio non è altro che la derivata prima del momento, per cui tra le due c’è una stretta correlazione, le due sollecitazioni in termini di valore non sono paragonabili, non fosse altro per le unità di misura, se si misura la prima in kg l’altra sarà in kgm o kgcm. Detto questo, a mio avviso, le verifiche andrebbero fatte sempre sia per le tensioni dovute al taglio che per quelle dovute al momento anche nel caso di materiale omogeneo come l’acciaio.
Uhr

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