Introduzione.

Il giunto è un dispositivo atto a rendere solidali fra loro le estremità di due alberi coassiali, o concorrenti, in modo che l’uno possa trasmettere un momento torcente all’altro.
In base al tipo di libertà che i giunti consentono agli alberi da collegare, la loro classificazione porta a distinguere:

• Giunti rigidi o fissi

• Giunti elastici o semielastici
• Giunti mobili e articolati

Nei giunti rigidi il collegamento stabilito tra i due alberi non consente spostamenti relativi. Questo tipo di giunto richiede la perfetta coassialità degli alberi e dei relativi supporti.
Nei giunti elastici il collegamento stabilito consente lievi spostamenti assiali o angolari, che sono resi possibili con l’interposizione di elementi deformabili elasticamente.
Nei giunti articolati il collegamento stabilito consente spostamenti relativi, tra i due alberi, di una certa ampiezza senza deformazione di elementi elastici. Il corretto funzionamento è assicurato dalla particolare configurazione cinematica del giunto.

Giunti rigidi.

Alla categoria dei giunti rigidi appartengono i giunti a manicotto, i giunti a gusci, i giunti a dischi ed i giunti a flange.
L’impiego di uno o dell’altro di tali giunti dipende dall’importanza della costruzione, dalla potenza da trasmettere, dalla velocità di rotazione degli alberi e dal tipo di funzionamento previsto.
I giunti a manicotto, che sono i giunti rigidi più semplici e grossolani, si utilizzano in costruzioni di scarsa importanza per collegare alberi ruotanti a basse velocità angolari.
Più diffusi sono i giunti a gusci, di costruzione più precisa, utilizzati per la trasmissione di potenze medie e anche abbastanza elevate, purché il momento trasmesso non subisca oscillazioni continue e non vi siano urti.
I giunti a dischi e quelli a flange sono i più importanti e si utilizzano quando la potenza da trasmettere è molto elevata e si prevedono urti e sovraccarichi istantanei. Si adottano per costruzioni accurate e importanti. In particolare si usano i giunti a flange nel caso di trasmissioni di notevoli potenze, con alberi di grande diametro o quando le condizione di funzionamento sono caratterizzate da urti di elevata intensità.

Giunti a manicotto.

Un giunto a manicotto è costituito, come si nota in fig. 1 che ne mostra una sezione longitudinale, da un manicotto di ghisa in un solo pezzo, infilato sulle estremità degli alberi e fissato ad esse mediante chiavette con nasetto.

Al manicotto è fissato, mediante viti mordenti, un rivestimento protettivo in lamiera che evita di venire in contatto, durante il moto, con i nasetti sporgenti delle chiavette.
Il forzamento delle chiavette e la asimmetria da esse provocata producono lo spostamento del baricentro del giunto rispetto all’asse di rotazione con conseguenti vibrazioni dovute a forze centrifughe non equilibrate. E’ questo il principale motivo che ne limita l’impiego ad alberi ruotanti a basse velocità angolari. Altre caratteristiche negative sono il notevole ingombro assiale, la necessità di avere un gioco sufficiente tra alberi e manicotto per infilarlo e il non facile smontaggio.
Le dimensioni del manicotto, lunghezza L e diametro esterno D, vengono date in funzione del diametro d degli alberi dalle seguenti formule empiriche:

D = 1,8 d + 20 mm
L = 2,8 d + 20 mm

Giunti a gusci.

Un giunto a gusci è costituito da due semigusci in ghisa, che vengono serrati mediante bulloni sulle due estremità degli alberi da collegare (vedi fig.2).

I due semigusci sono lavorati in modo che, a serraggio effettuato, resti un leggero gioco tra le loro superfici piane affacciate, ciò assicura il perfetto serraggio degli alberi mediante le superfici cilindriche dei semigusci. Perché il giunto sia il più possibile compatto ed equilibrato si avvicinano gli assi dei bulloni al centro dell’albero e le teste delle viti si appoggiano alternativamente sui due semigusci.
Per il calcolo di questo giunto si ammette che la trasmissione del momento Mt dall’albero motore a quello condotto avvenga solo per attrito.
La condizione limite da soddisfare affinché sia evitato lo slittamento tra alberi e gusci consiste allora nell’uguaglianza tra momento d’attrito Ma trasmissibile dal giunto e momento Mt:

1)Ma = Mt

Per realizzare il momento d’attrito Ma è necessario, mediante il serraggio dei bulloni, esercitare uno sforzo complessivo F che prema i due semigusci sulle estremità dei due alberi. A parità di Mt e di coefficiente d’attrito f, tale sforzo dipende dalla legge di distribuzione con la quale la pressione si ripartisce lungo le superfici di contatto tra semigusci ed alberi. Faremo riferimento, per semplicità, ad una distribuzione convenzionale uniforme delle pressioni per cui, essendo d il diametro degli alberi ed L la lunghezza totale dei semigusci, risulta:

E quindi:

2)F=pdL

Prendendo in considerazione un solo albero, la pressione agisce sulla superficie di contatto tra albero e semigusci:

Dando luogo alla resistenza d’attrito:

Che, per la 2), risulta:

3)
Il momento d’attrito vale pertanto:

4)

L’analisi della relazione 4) ci dice che formalmente è come se lo sforzo complessivo F/2 col quale i semigusci serrano l’estremità di ciascuno dei due alberi fosse dovuto a due reazioni concentrate F/2, uguali e opposte, agenti su un piano diametrale parallelo agli assi dei bulloni e che, nel contempo, il coefficiente d’attrito valesse pf/2 anziché f (fig.3).
L’esperienza ha dimostrato che per alberi in acciaio e gusci in ghisa risulta:

Per cui la 4) diventa:

4')

Detto nb il numero dei bulloni, nella condizione limite (Ma=Mt) lo sforzo che si deve provocare col serraggio in ogni singolo bullone vale:

5)

Sapendo che:

E sostituendo nella 5) si ricava:

6)

Si nota che il calcolo di questo giunto, dal punto di vista della resistenza, consiste essenzialmente nel dimensionamento dei bulloni di serraggio. Scelta quindi la classe di resistenza della vite ed un appropriato grado di sicurezza nb si ha:

Noti il momento da trasmettere Mt, il diametro degli alberi d e stabilito il numero dei bulloni nb, si può calcolare Ares.