Tipologie di Rondelle di Bloccaggio: Guida Pratica alla Scelta e all'Utilizzo

Cosa significa "tipi di rondelle di sicurezza" negli assiemi reali

La frase tipi di rondelle di sicurezza copre più design che resistono all'allentamento in modi diversi. Alcuni aggiungono forza elastica (rondelle elastiche), altri aumentano l'attrito (rondelle dentellate/dentate) e altri creano un effetto cuneo meccanico (coppie cuneo-blocco). La scelta del tipo sbagliato può trasformare un giunto “bloccato” in un giunto che continua ad allentarsi sotto vibrazioni, cicli termici o ancoraggio.

Un approccio pratico consiste nell'adattare il meccanismo di bloccaggio della lavatrice alla modalità di guasto prevista:

• Allentamento delle vibrazioni (slittamento trasversale) → prendere in considerazione rondelle di bloccaggio a cunei o soluzioni collaudate a coppia prevalente.
• Coppia bassa, lamiera sottile, collegamento elettrico → considerare le rondelle dentate (a stella).
• È necessario un comportamento controllato della molla (mantenere la forza durante i cambiamenti termici) → considerare Belleville (molla a disco) o rondelle ondulate.
• Ritenzione meccanica positiva (fondamentale per la sicurezza) → prendere in considerazione rondelle di sicurezza o piastre di bloccaggio.

Rondelle elastiche spaccate (rondelle elastiche elicoidali)

Le rondelle di sicurezza divise sono il familiare "anello tagliato e ritorto". Hanno lo scopo di aggiungere un piccolo effetto molla e creare presa sul bordo. In pratica, le loro prestazioni di bloccaggio dipendono fortemente dalla rigidità del giunto, dalla durezza della superficie e dal movimento trasversale del giunto.

Dove le rondelle di sicurezza divise si adattano meglio

• Vibrazioni per uso generale, da basse a moderate laddove la pratica/specifiche storiche le richiedono.
• Assemblaggi in cui la superficie di accoppiamento è sufficientemente dura da resistere all'appiattimento precoce della rondella.

Avvertenze pratiche

Sotto carichi di serraggio più elevati, molte rondelle divise appiattire rapidamente , comportandosi come una semplice rondella aggiungendo anche variabilità al rapporto coppia-tensione a causa del cambiamento dell'attrito. Se il problema di progettazione è un vero allentamento delle vibrazioni, considerare le rondelle divise come "non la prima scelta" a meno che i dati di test o le specifiche del cliente non le supportino.

Le specifiche comuni includono DIN 127/standard precedenti simili, ma molti settori preferiscono alternative per giunti critici per le vibrazioni.

Rondelle di sicurezza dentate (a stella): interne, esterne e combinate

Le rondelle di bloccaggio dentate utilizzano "denti" seghettati per aumentare l'attrito e mordere le superfici. Sono ampiamente utilizzati negli assemblaggi elettrici e meccanici leggeri perché i denti possono penetrare ossidi/vernici e migliorare la continuità elettrica resistendo alla rotazione.

Dente interno vs dente esterno

• Dente esterno : raggio effettivo maggiore per una migliore resistenza alla rotazione; potrebbero rovinare le superfici visibili.
• Dente interno : denti interni al diametro interno; migliore per vincoli OD stretti e aspetto esterno più pulito.
• Combinazione (interno/esterno): morso più aggressivo, ma anche maggiore rischio di danni superficiali.

Esempio di miglior utilizzo

Un'applicazione comune è il collegamento di un capocorda di terra a un telaio. La rondella dentata è posizionata in modo che i denti entrino in contatto con il metallo base conduttivo. Se il telaio è verniciato, i denti possono tagliare il rivestimento, migliorando il contatto. In questo scenario, il vantaggio del “blocco” deriva in gran parte da maggiore attrito e morso superficiale , non l'azione primaverile.

Rondelle di bloccaggio a cunei (rondelle a camma abbinate)

Le rondelle di bloccaggio a cunei vengono utilizzate in coppia con camme all'interno e dentellature radiali all'esterno. Le camme hanno un angolo di cuneo progettato in modo che qualsiasi rotazione di allentamento debba superare le rampe delle camme, aumentando così la lunghezza del morsetto e resistendo al back-off.

Quando scegliere il bloccaggio a cuneo

• Vibrazioni elevate o taglio dinamico in cui può verificarsi uno scorrimento trasversale.
• Giunti critici per la sicurezza o il tempo di attività in cui l'allentamento sul campo è costoso.
• Applicazioni in cui è possibile accettare segni di dentellatura sulla superficie (o utilizzare superfici di cuscinetti temprate compatibili).

Nota pratica fondamentale

Queste rondelle dipendono dal corretto abbinamento e orientamento. Installarli come un set accoppiato (camme una di fronte all'altra). Un errore comune sul campo è la suddivisione della coppia su più giunti, che vanifica il meccanismo a cuneo.

Se il vostro requisito è "resistere all'allentamento dovuto alle vibrazioni", spesso vengono selezionati i design con bloccaggio a cuneo perché l'effetto di bloccaggio non è semplicemente basato sull'attrito; è un resistenza geometrica al back-off .

Rondelle Belleville (molle a disco).

Le rondelle Belleville sono molle a tazza coniche. Sono scelti meno per il "morso antirotazione" e più per mantenere la forza di serraggio in caso di assestamento, cicli termici, scorrimento della guarnizione o espansione differenziale. Possono essere impilati in serie/parallelo per regolare la deflessione e il carico.

Cosa risolvono bene

• Mantenimento del precarico durante l'incasso/scorrimento (ad esempio polimeri, guarnizioni, interfacce in alluminio morbido).
• Cicli termici in cui la lunghezza del giunto cambia con la temperatura.
• Progetti in cui è richiesta una rigidità della molla definita (comportamento del morsetto controllato).

Esempio numerico semplice (contesto di precarico)

Supponiamo che un bullone M10 di classe di proprietà 8.8 abbia una sollecitazione di prova vicina 580MPa . Utilizzando un obiettivo ingegneristico tipico di circa 70% di prova per il precarico e un'area di sollecitazione a trazione vicina 58 mm² , un precarico approssimativo è:

Precarico ≈ 0,7 × 580 MPa × 58 mm² ≈ 23,5 kN .

È possibile selezionare una rondella Belleville in modo che l'assestamento previsto del giunto (ad esempio, una piccola perdita di altezza della pila) si traduca solo in una modesta variazione del precarico, migliorando la ritenzione rispetto a una pila rigida.

Rondelle ondulate e rondelle elastiche curve

Le rondelle ondulate (multi-onda) e le rondelle elastiche curve (a onda singola/curve) forniscono forze elastiche più leggere e una maggiore deflessione rispetto a molte rondelle elicoidali spaccate. Sono comunemente utilizzati per ridurre il rumore, controllare il gioco assiale e compensare l'accumulo di tolleranze negli assemblaggi leggeri.

Applicazioni più adatte

• Precarico del cuscinetto in meccanismi a basso carico (dove specificato dal progetto del cuscinetto/meccanismo).
• Controllo rumore/rattle per pannelli e staffe luminose.
• Assemblaggi che richiedono conformità senza mordere la superficie aggressiva.

Limitazioni

Questi non sono solitamente la prima scelta per un grave allentamento delle vibrazioni. Il loro valore è principalmente comportamento controllato della molla , non geometria anti-rotazione.

Rondelle di sicurezza e piastre di bloccaggio (bloccaggio meccanico positivo)

Le rondelle di linguetta e le piastre di bloccaggio utilizzano una linguetta ripiegabile che blocca fisicamente la rotazione del dado/bullone impegnando una parte piatta, una fessura o un elemento sul dispositivo di fissaggio e un elemento fisso sull'assieme. Questo è un concetto di “blocco positivo” piuttosto che un concetto di attrito/molla.

Dove hanno senso

• Giunti critici per la sicurezza con requisiti di ispezione (conferma visiva dell'innesto della linguetta).
• Attrezzatura rotante dove gli standard storici richiedono un bloccaggio positivo.
• Applicazioni in cui i morsi superficiali o le dentellature non sono desiderabili.

Avvertenze pratiche

La piegatura delle alette è una forma di deformazione plastica; molti progetti sono trattati come monouso o a riutilizzo limitato a seconda delle specifiche. Assicurarsi che il materiale e lo spessore della rondella di sicurezza corrispondano alla coppia e alla geometria piatta in modo che la linguetta non si spezzi o si rilassi.

Tabella comparativa: selezione tra i tipi più comuni di rondelle di sicurezza

Utilizza la tabella seguente come filtro veloce. Quindi convalidare rispetto alle condizioni del giunto (livello di vibrazioni, durezza/rivestimento della superficie, temperatura e se è possibile tollerare la marcatura della superficie).

Come scegliere la rondella di sicurezza giusta (lista di controllo decisionale)

Utilizza questa lista di controllo per restringere rapidamente l'opzione corretta, quindi convalidala con test o qualificazione preventiva quando il giunto è fondamentale.

Passaggi di selezione

1. Definire il fattore determinante dell'allentamento: vibrazioni, cicli termici, inclusione o problemi di riavvitamento da parte dell'operatore.
2. Confermare le condizioni della superficie: verniciata, placcata, anodizzata, alluminio morbido, acciaio temprato o materiali compositi.
3. Decidere se la marcatura superficiale è accettabile: dentellature/denti spesso lasciano danni visibili.
4. Valutare la funzionalità: verrà rimosso spesso? Se sì, preferire soluzioni con comportamenti di riutilizzo coerenti.
5. Per i giunti critici per le vibrazioni, dare la priorità a soluzioni con prestazioni comprovate sotto carico trasversale (spesso strategie di bloccaggio a cunei o di coppia prevalente) piuttosto che fare affidamento su rondelle divise.

Una solida regola pratica: il bloccaggio inizia con la forza di serraggio . Se il giunto è poco serrato, nessuna rondella potrà impedirne in modo affidabile l'allentamento.

Suggerimenti per l'installazione ed errori comuni

Molti “guasti delle rondelle di sicurezza” sono in realtà fallimenti del processo di assemblaggio. I punti seguenti prevengono i problemi più comuni sul campo.

Migliori pratiche

• Posiziona la rondella di sicurezza direttamente sotto l'elemento rotante (solitamente il dado), a meno che le tue specifiche non richiedano diversamente.
• Evitare di impilare più elementi di "bloccaggio" che combattono tra loro (ad esempio, rondella dentata più coppia di bloccaggio a cuneo) a meno che non siano convalidati dal test.
• Se si utilizzano rondelle dentate su superfici rivestite, assicurarsi che i denti siano effettivamente a contatto con il metallo di base laddove è richiesta una presa elettrica o di attrito.
• Per le coppie con bloccaggio a cuneo, tenere insieme la coppia e verificare che le camme siano rivolte verso l'interno (da camma a camma).

Errori che riducono l'efficacia del bloccaggio

• Utilizzo di una rondella di sicurezza per "aggiustare" una coppia errata o una superficie del giunto oleosa/contaminata.
• Utilizzo di una rondella elastica in cui la rigidità del giunto è così elevata che la rondella contribuisce a una deflessione trascurabile.
• Scegliere un diametro esterno/interno della rondella che non si inserisce correttamente, causando un carico eccentrico e una forza di serraggio incoerente.

Quando non utilizzare una rondella di sicurezza

A volte la risposta giusta è “nessuna rondella di sicurezza”. Se hai bisogno di un precarico controllato e di prestazioni ripetibili, altre strategie possono superare le prestazioni delle rondelle:

• Utilizzare dadi a coppia prevalente, dadi di bloccaggio interamente in metallo o adesivi frenafiletti, ove appropriato per l'ambiente.
• Utilizzare rondelle piatte temprate per proteggere le superfici e mantenere un attrito costante quando è importante la ripetibilità del rapporto coppia-tensione.
• Se le vibrazioni sono intense, prendere in considerazione la riprogettazione del giunto (aumentare la lunghezza del morsetto, aggiungere tasselli/chiavi di taglio, migliorare l'area del cuscinetto) oltre all'hardware di bloccaggio.

Il risultato più affidabile deriva dalla selezione tra i tipi di rondelle di sicurezza basato sulla fisica dei giunti: forza di serraggio, rischio di scivolamento, condizioni della superficie e ambiente di servizio.