Frattura del perno - Fatica da corrosione |
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Quando il carico viene applicato alla catena, si accumula tra il "lato posteriore" del perno e le pareti interne della maglia o della boccola. Se il perno della catena opera in condizioni di acqua, composti acido-base o situazioni in cui l'acqua genera acido, e non è protetto, le aree esposte del perno sono soggette a corrosione e vaiolatura. Come ogni componente strutturale, il perno della catena si piega leggermente sotto carico. In questo caso, la superficie posteriore del perno è tesa o in tensione e, se il perno è già stato corroso, ogni buca diventa un punto di concentrazione delle sollecitazioni.
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Usura del perno - abrasione, lubrificazione insufficiente o guasto |
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La presenza di materiali abrasivi o di un film d'olio inefficace tra le superfici dei cuscinetti accelera l'usura. Il perno qui raffigurato lavora in una catena di trasmissione di potenza esposta a sabbia e sporcizia. Questi materiali abrasivi penetrano nelle maglie, causando una rapida usura del perno e riducendo significativamente la durata della catena.
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Scalfittura del perno - Film d'olio insufficiente tra le superfici del cuscinetto |
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Se il film d'olio non è sufficiente a sostenere il carico o la lubrificazione cessa per qualsiasi motivo, il perno della catena si irruvidisce. Naturalmente, l'intensità dell'usura dipende dal grado e dalla durata del contatto metallo-metallo. Anche un breve periodo di funzionamento in condizioni di carico insolitamente severe o a velocità molto elevate può causare un'usura precoce o moderata. Questo tipo di usura non influisce in modo significativo sulla durata della catena e, se si adottano per tempo misure preventive, la situazione non può peggiorare. Un'usura più intensa si osserva quando le catene per impieghi gravosi funzionano a velocità molto elevate o molto basse. A velocità elevate, l'usura dei perni può verificarsi perché l'intervallo di tempo tra i cicli di carico è insufficiente a formare un film d'olio adeguato. A velocità molto basse, l'elevata pressione del cuscinetto può comprimere il lubrificante e i carichi pesanti continui possono impedire al lubrificante di riformarsi tra le superfici del cuscinetto. Alcune variazioni di carico e di velocità consentono al lubrificante di funzionare efficacemente, riducendo la tendenza all'usura dei perni.
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Cesoiamento del perno - Sovraccarico improvviso e grave |
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Se si verifica una separazione dei perni, di solito si può risalire a un sovraccarico improvviso e anomalo. Un blocco imprevisto è una causa comune. Come mostrato nell'illustrazione, un forte carico d'urto è stato applicato a una catena già pesantemente caricata, causando la tranciatura del perno. Il taglio del perno è caratterizzato da una sezione trasversale rotonda e relativamente liscia. Poiché la tranciatura del perno può essere ricondotta a condizioni di carico anomale, di solito è possibile identificarne la causa e adottare misure preventive.
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Piegatura del perno - Sovraccarico |
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La flessione del perno è solitamente causata da un carico improvviso applicato con forza sufficiente a provocare una deformazione permanente, ma insufficiente a causare la rottura del perno. Ciò si verifica quando la catena di trasmissione funziona oltre la sua capacità di carico progettata. Questo fenomeno è osservabile nelle catene di trasporto per impieghi gravosi, dove un improvviso aumento del carico d'impatto supera la normale capacità di lavoro della catena. In genere si adottano misure correttive per ridurre la gravità o la probabilità del sovraccarico.
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Erosione di perni e boccole - Acqua, materiali abrasivi e corrosivi |
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Le superfici dei cuscinetti delle maglie di catena possono corrodersi quando la catena opera in presenza di acqua, materiali abrasivi e corrosivi. L'entità e la velocità dell'erosione dipendono dalla gravità delle condizioni. L'erosione è un processo continuo in cui contaminanti abrasivi e acqua si combinano per lavare via le particelle di acciaio dalla superficie del cuscinetto, riducendo gradualmente la sezione trasversale del perno e della boccola.
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Sigillatura del giunto - Corrosione, usura o riempimento dei giunti |
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Se le superfici dei cuscinetti sono gravemente corrose o usurate, o gli spazi tra le parti del giunto sono riempiti con materiali soggetti a indurimento, i giunti di collegamento sono suscettibili di grippaggio o incollaggio. Quando la catena si articola sulla ruota dentata, le parti del giunto possono allentarsi. In caso di innesto rigido del giunto, si può verificare la torsione del perno o la lacerazione del foro del passo della piastra laterale. I giunti della catena possono anche gripparsi o incollarsi a causa dell'usura se la catena funziona oltre i suoi limiti di velocità. È possibile utilizzare un rivestimento protettivo per prevenire la ruggine e il potenziale grippaggio quando la catena è soggetta a funzionamento intermittente o a lunghi periodi di inattività.
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Fatica della piastra laterale nei punti di inclinazione - Carico ciclico |
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Il cedimento per fatica della piastra laterale inizia con cricche molto piccole ai bordi dei fori di passo. Ripetuti cicli di carico fanno propagare gradualmente le cricche verso l'esterno, fino a quando la piastra laterale è sufficientemente indebolita da consentire la rottura completa. La rottura per fatica è caratterizzata da una serie di curve concentriche in un'area con aspetto di frattura fragile. Di solito è necessaria un'analisi approfondita di tutte le condizioni operative per trovare una soluzione efficace.
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Fatica dei rulli - Corrosione, usura o riempimento dei giunti |
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Un certo impatto si verifica quando la ruota dentata entra in contatto con i denti del pignone. Se le condizioni operative prevedono carichi pesanti e velocità elevate, l'impatto dell'innesto dei denti può essere forte, generando una forza sufficiente a provocare forti sollecitazioni sulla superficie del rullo. Gli impatti ripetuti possono provocare cricche da fatica. Alla fine, il rullo può rompersi a causa della fatica del metallo. La riduzione del carico e della velocità spesso supera l'affaticamento dei rulli.
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Rulli o boccole schiacciati a causa del carico elevato |
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A causa dell'allungamento del passo, le catene gravemente usurate possono non essere più posizionate correttamente sulle ruote dentate. Alcuni rulli (o boccole) possono entrare in contatto con le punte dei denti della ruota dentata, applicando un carico sufficiente a schiacciare i rulli o le boccole. Quando si osserva questo tipo di aggancio, la catena deve essere sostituita per evitare danni eccessivi alla ruota dentata. Anche un forte sovraccarico dovuto a un inceppamento imprevisto può schiacciare i rulli o le boccole. In questi casi, di solito si adottano misure correttive per evitare che l'incidente si ripeta.
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Usura delle maglie - Scorrimento tra ruota di trazione e catena |
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Per gli ascensori a tazze e altre applicazioni, al posto delle ruote dentate vengono spesso utilizzate ruote di trazione a basso costo. Una trazione adeguata tra la catena e la ruota motrice è essenziale per un funzionamento efficiente. Il collegamento mostrato nell'illustrazione è utilizzato in un elevatore a tazze che tratta abrasivi duri. La grave usura riscontrata è causata dallo scorrimento durante i periodi di carico massimo. In questo caso, la trazione era insufficiente per azionare efficacemente la catena.
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Usura anomala di catena, pignone o cingolo - Disallineamento |
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Un andamento insolito dell'usura sulle catene indica tipicamente un disallineamento, che può portare a gravi danni alla catena. I tipi più comuni di disallineamento sono: In caso di disallineamento, un lato della catena viene sovraccaricato e la catena è costretta a torcersi o a distorcersi nel passaggio da una ruota dentata all'altra. Un carico non uniforme della catena può portare all'usura dei perni, al cedimento delle piastre laterali o a una rapida usura. La migliore misura preventiva contro i danni alla catena dovuti al disallineamento consiste nell'ispezionare regolarmente il sistema di trasmissione e di trasporto.
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Allungamento (o stiramento) della catena - Sovraccarico di trazione |
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Questo tipo di allungamento comporta una deformazione plastica, in cui il materiale della piastra laterale viene caricato oltre il suo punto di snervamento ma non la sua resistenza ultima. Di conseguenza, le piastre laterali si allungano in modo permanente, ma non si rompono. Se l'allungamento del passo è grave, la catena non potrà più ingranare correttamente con le ruote dentate. Il sovraccarico di trazione che porta all'allungamento della catena può verificarsi quando l'apparecchiatura è costretta a funzionare oltre la sua capacità progettuale, a causa di blocchi imprevisti o per ragioni simili. In genere si adottano misure correttive per evitare ulteriori sovraccarichi. A volte, per evitare di trasmettere il sovraccarico alla catena, si possono utilizzare dispositivi di assorbimento degli urti.
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