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Innesti (caratteristiche e tipologie)
Gli innesti sono meccanismi che consentono di stabilire o di interrompere a comando il collegamento fra due alberi. Sono indispensabili quando occorra accoppiare due parti di un sistema aventi velocità diverse.
È il caso, ad esempio, del collegamento tra il motore e le ruote negli autoveicoli con motore termico. Infatti i motori a combustione interna non possono funzionare al di sotto di certe velocità di rotazione ed è necessario che siano scollegati dalle ruote quando queste sono ferme o girano molto lentamente. La velocità angolare del motore può così mantenersi al di sopra del minimo e consentirgli di non spegnersi.
Gli innesti possono trasmettere, al più, la coppia massima per la quale sono dimensionati e tarati: possono perciò anche fungere da limitatori di sovraccarico. Gli innesti possono essere divisi secondo diverse classificazioni. In questa sede si farà riferimento al mezzo adottato per collegare i due alberi del meccanismo. Si possono così distinguere:
- innesti meccanici;
- innesti idraulici;
- innesti a polveri;
- innesti magnetici.
Caratteristiche degli innesti
Gli innesti sono in grado di trasmettere, a seconda della tipologia, potenze variabili da frazioni di Watt a migliaia di kWatt. Gli innesti meccanici per attrito radente sono in genere i più semplici e meno costosi. Hanno rendimento unitario e non provocano perdite di energia quando l’innesto è aperto. Vengono costruiti anche innesti a bagno d’olio. In questo caso la presenza dell’olio non consente di disaccoppiare completamente gli alberi e il rendimento non è unitario.
Gli innesti idraulici costano di più ed hanno perdite di rendimento anche a regime. Presentano peraltro i seguenti vantaggi:
- trasmettono facilmente potenze molto elevate;
- sono robusti e molto affidabili;
- entrano in funzione automaticamente senza necessità di organi di comando;
- l’azione di trascinamento è dolce e progressiva e può essere regolata variando il grado di riempimento;
- permettono il collegamento in parallelo di più motori e la ripartizione automatica del carico fra gli stessi;
- consentono ai motori di partire anche in presenza di carichi elevati;
- il rapporto momento d’inerzia/potenza è modesto;
- l’usura e la necessità di manutenzione sono praticamente nulle;
- filtrano le irregolarità periodiche tipiche dei motori a combustione interna, evitando il ricorso a grandi volani, e smorzano le oscillazioni torsionali;
- sopportano partenze ripetute, anche se molto lente per l’inerzia delle masse trascinate;
limitano la coppia trasmessa ed impediscono sovraccarichi accidentali; - durante la marcia a regime le perdite dovute allo scorrimento possono essere evitate collegando in modo rigido i due alberi, ad esempio con innesti a denti.
Infine, usando trasformatori di coppia è possibile disporre, all’avviamento, di coppie superiori a quelle del motore.
Si citano infine gli innesti a polveri e gli innesti magnetici che hanno il vantaggio di offrire un rendimento pressoché unitario durante la marcia normale. Gli innesti a polveri hanno vantaggi analoghi a quelli offerti dagli innesti idraulici, ma richiedono più manutenzione. In particolare la polvere deve essere cambiata quando il 25% della carica è ridotta allo stato di pulviscolo.
Gli innesti magnetici hanno il vantaggio di poter essere regolati durante il funzionamento agendo sulla corrente d’alimentazione degli avvolgimenti elettrici. Oltre che come innesti progressivi possono essere utilizzati come variatori di velocità, come limitatori di coppia ed infine come freni elettromagnetici (bloccando uno dei due rotori). Tuttavia, non essendo costruiti per essere variatori di velocità, quando realizzano tale funzione dissipano potenza in calore.