Le attenzioni all`albero cardanico

MANUTENZIONE
Le attenzioni
all’albero cardanico
di Alberto Assirelli
La struttura
La struttura classica dell’albero
cardanico prevede due innesti
terminali con le rispettive crociere e due tubi telescopici di collegamento, di varia sezione e spessore in base alle specifiche esigenze di trasmissione. Il tutto è
rivestito da una protezione in materiale plastico sagomata per seguire i movimenti dell’intera catena cinematica.
L’albero cardanico è normalmente
fornito dal costruttore al momento
dell’acquisto della macchina operatrice e il suo dimensionamento è
funzionale alla potenza della trattrice utilizzata, alla velocità di rotazione e alla coppia da trasmettere.
Ad ogni macchina
il suo albero cardanico
Nel quotidiano lavoro in azienda è
necessario fare molta attenzione
all’interscambio degli alberi cardanici fra operatrici diverse, valutando accuratamente le macchine
e le rispettive esigenze di funzionamento.
Basse velocità di rotazione raramente coincidono con basse esigenze dimensionali; al diminuire
dei regimi di rotazione segue sempre un aumento delle coppie trasmesse e quindi delle sollecitazioni alla trasmissione.
Nella maggior parte dei casi è sempre auspicabile mantenere gli al-
La sua corretta
manutenzione
migliora l’efficienza,
ne allunga l’utilizzo
e mette al riparo
l’operatore sul
versante sicurezza
ber i ca rda n ici su l le specif iche
macchine dove sono stati originariamente installati.
Semplicità
di manutenzione
turale sia sotto il profi lo funzionale,
legato quest’ultimo all’ordinaria manutenzione e in maniera particolare
a una corretta lubrificazione.
Il controllo strutturale
Il controllo dell’integrità strutturale
inizia con la verifica dell’usura dei sistemi di arresto degli innesti terminali, delle forcelle con crociere centrali e dei tubi telescopici. L’obiettivo
è quello di individuare anomalie che
possono presentarsi sottoforma di
difficoltà di tenuta dei dispositivi di
arresto, eccessive tolleranze agli innesti e crociere, piegatura o addirittura grippaggio dei tubi telescopici.
La manutenzione richiesta dall’albero cardanico è piuttosto
semplice ma per preservarne l’integrità e quindi la
durata bisogna prestare molta attenzione
anche al suo corretto impiego dura nte i l lavoro.
L’utilizzo in modo scorretto oltre
ad essere pericoloso per l’operatore può compromettere l’efficacia della trasmissione del moto e causare rotture.
Come
è fatto
Le principali parti
che compongono
un albero cardanico
sono: gli innesti sul
lato trattice e sul lato operatrice e i relativi dispositivi di
arresto, le forcelle, le
crociere, i tubi telescopici e le protezioni. Tutti questi elementi vanno controllati sia dal punto di vista dell’integrità strut-
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L’
albero cardanico è un organo meccanico che trasferisce il moto da macchine motrici alle operatrici, siano
queste ultime portate, semiportate
o trainate. Sono in aumento anche
soluzioni che prevedono l’utilizzo di
uno o più alberi cardanici per trasmissioni del moto tra organi all’interno di macchine operatrici complesse.
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La verifica funzionale
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I dispositivi di bloccaggio degli innesti terminali, siano essi a nottolino rientrante o ad anello esterno, richiedono un frequente controllo
della funzionalità soprattutto per
individuare malfunzionamenti derivati da scarsa lubrificazione o da
deformazione, a causa di sollecitazioni anomale, tali da rendere difficili le operazioni di innesto e rientro
dei dispositivi, che sono invece essenziali per permettere un’agevole
installazione e rimozione della trasmissione cardanica.
I dispositivi a nottolino rientrante,
specialmente in carenza di lubrificazione, possono – per sfregamento,
eccessive vibrazioni o sollecitazioni
longitudinali – deformarsi o consumarsi fi no a portare frequentemente
al grippaggio. In alcuni casi le complicazioni possono essere anche
maggiori con difficoltà nella rimozione dell’albero cardanico o peggio
ancora impedimenti nel mantenere
il collegamento fra trattore e operatrice con il conseguente e pericolosissimo distacco dell’albero cardanico durante il lavoro.
Durante le operazioni di collegamento e rimozione è sempre consigliabile verificare, per ogni estremità della trasmissione, sia la scorrevolezza del dispositivo di bloccaggio, sia la sua integrità cercando di
rilevare la presenza di giochi anomali fra perno della presa di potenza e livello di chiusura dell’innesto.
In particolar modo può rivelarsi importante effettuare le verifiche anche sull’estremità non frequentemente utilizzata in quanto carenze
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Scarsa tenuta o poca lubrificazione possono
determinare intaccamento
delle piste di rotazione dei cuscinetti
portando a rapido deperimento
tutta la crociera
di lubrificazione e ossidazione fra le
parti portano spesso al blocco dell’innesto o a usure anomale che
possono in seguito creare serie
complicazioni in fase di smontaggio dell’albero cardanico su quel lato. Condizioni di lavoro particolarmente gravose, soprattutto con l’ultilizzo di angoli di lavoro molto ampi e presenza di impurità, come polvere e fango, possono portare anche al consumo delle rispettive calettature degli innesti. Generalmente però la diversa costituzione
dell’albero della trasmissione del
trattore rispetto all’innesto dell’albero cardanico portano a un’accentuazione dell’usura sulla sola estremità dell’albero cardanico.
Livelli di usura piuttosto accentuati possono portare a vari problemi
fra i quali vibrazioni e scarsa tenuta dei dispositivi di arresto, aspetti
che se trascurati influiscono sulla
sicurezza del lavoro dell’operatore.
Alla prima manifestazione di giochi tangenziali (1-2 mm) fra albero
e innesto è sempre consigliabile
procedere alla sostituzione dell’estremità dell’albero cardanico interessata dal fenomeno di usura.
Per quanto riguarda le crociere, poste immediatamente dopo gli innesti, occorre prestare particolare attenzione alla lubrificazione, proporzionalmente importante in base all’aumento degli angoli di lavoro fra
le due estremità della trasmissione
e all’effettivo contatto del lubrificante (generalmente grasso) alle
Alcune tipologie
di forcelle
presentano
incavi
agevolatori per
la sostituzione
della crociera
quattro estremità della crociera
stessa. Spesso, infatti, può accadere che la presenza di polvere o impurità ostruisca i condotti verso
una parte terminale della crociera.
La pulizia delle condotte si effettua
tramite la rimozione della crociera,
un’operazione da fare solo in presenza di opportuna attrezzatura
(esempio estrattori e idonei piani
d’appoggio e/o tenuta) e in condizioni di assenza di polvere.
A volte può succedere che la rottura o l’eccessiva dilatazione degli
anelli di tenuta in gomma, posti fra
le estremità della crociera e del cuscinetto della forcella, favoriscano
la fuoriuscita del lubrificante, in
qualche caso molto rapida, che lascia a secco o quasi i rullini interni.
Inoltre la rapida fuoriuscita del lubrificante impedisce di fatto una
Polvere o fango possono determinare
una progressiva occlusione dei condotti
di lubrificazione con la conseguente
limitazione della funzionalità
Crociera: estrazione
e montaggio
Per la rimozione della crociera occorrono alcuni attrezzi appositamente dedicati, paragonabili a veri
e propri estrattori.
In assenza dell’estrattore occorre
munirsi di una boccola di sufficiente spessore e diametro leggermente
inferiore al cuscinetto interno alla
La lubrificazione della protezione esterna
permette una buona affidabilità anche
dei dispositivi di sicurezza correttamente
mantenuti con catenella di bloccaggio
su entrambe le estremità
L’assenza di dispositivi di tenuta dei rullini
obbliga a prestare loro particolare
attenzione nelle operazioni di installazione
o rimozione
forcella. Dopo aver rimosso, con apposita pinza, gli anelli elastici di tenuta posteriori a ogni cuscinetto
terminale, si devono appoggiare su
un basamento solido le due estremità della forcella e dopo aver sistemato la boccola sopra il cuscinetto è
necessario colpire con un martello
o, meglio, spingere con una pressa
ad una intensità da valutare in funzione dell’albero e del livello di resistenza, cercando di emulare l’effetto
dell’estrattore precedentemente descritto. Risulta molto importante in
questi casi una buona esperienza
per non causare danni più che ai cuscinetti, poi sostituiti insieme alla
crociera, alle rispettive forcelle. Lo
sfi lamento della crociera avviene in
modo contrapposto fra due cuscinetti, uno entra verso l’interno della
forcella e l’altro esce dalla parte opposta; al momento del distacco possono spesso uscire anche i rullini interni ai cuscinetti.
Particolare attenzione occorre però
prestare durante il montaggio della
nuova crociera in quanto prima del
bloccaggio dei quattro
c u sc i net t i è b ene
sempre verificarne
l a f u n z ion a l it à
L’utilizzo di alberi cardanici di ridotta
lunghezza richiede particolari accorgimenti
relativi all’escursione consentita,
in particolare durante le operazioni
di sollevamento o di sterzo
Funzionamenti in carenza di lubrificazione
o in trasmissioni disomogenee possono
causare consumi anomali alle calettature
cercando di effettuarne al meglio la
centratura senza danneggiare, con
schiacciamento accidentale, gli
anelli di tenuta tra cuscinetto e crociera.
È importante quindi verificare il
perfetto montaggio del cuscinetto
terminale su cui effettuare la spinta e la sua discesa lungo il foro della forcella fi no all’apparire del solco
interno dell’anello di tenuta, installarlo, ruotare la forcella e spingere
dall’estremità del cuscinetto opposto verso la forcella fi no all’apparire
del rispettivo solco del fermo opposto. Una volta bloccate le due estremità è necessario accertarsi della
scorrevolezza della crociera rispetto alla forcella e l’assenza di movimenti forzati o a scatti.
L’efficienza e la durata delle protezioni
esterne sono garantite, oltre che
da un’idonea condotta di lavoro, anche
dall’utilizzo di appositi supporti a riposo
che ogni operatrice dovrebbe avere
e dal corretto impiego delle catenelle
di fissaggio
Utili, dove presenti, sono le indicazioni
relative alla corretta installazione
dell’albero cardanico, che frequentemente
prevede il tubo di maggior diametro sul lato
della trattrice
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minima pressione interna, necessaria per far sì che il grasso raggiunga tutti i punti da lubrificare
nell’intera crociera. In caso di necessità di smontaggio della crociera occorre fare attenzione ai cuscinetti terminali che, essendo privi di
gabbietta interna di tenuta, presentano rullini interni liberi e quindi in
fase di montaggio può accadere
che alcuni escano dalle rispettive
sedi. A tal proposito si consiglia di
mantenere tali rullini sempre ben
ricoperti di grasso sia in fase di
smontaggio sia di installazione della nuova crociera.
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Scarsi controlli all’efficienza dei dispositivi di bloccaggio portano
al danneggiamento dei profili esterni degli innesti
Scarsa protezione e operazioni in condizioni di poca pulizia
favoriscono l’ingresso di polvere che va poi a intaccare
la struttura metallica
I danni
da utilizzo estremo
Particolare di perno
d’arresto deformato
e danneggiato nel settore
di tenuta
L’integrità delle protezioni riveste notevole
importanza oltre che per la sicurezza
del lavoro anche per evitare l’ingresso
di corpi estranei nei tubi telescopici
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I tubi telescopici
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Per quanto riguarda i tubi telescopici è buona norma controllarne l’integrità e quindi l’assenza di deformazioni longitudinali e radiali. Le prime sono spesso dovute a eccessivi
aumenti di carico, le seconde a urti
o a contatti in fase di manovra.
Entrambi i tubi possono risentire di
una diminuzione della scorrevolezza fi no al completo blocco, situazione che si ripercuote con elevate sol-
lecitazione sui dispositivi di tenuta
degli innesti e conseguente loro rapido logorio.
Le protezioni esterne, previste per
legge, vanno mantenute integre prima di tutto per la sicurezza dell’operatore e in secondo luogo perché la
loro usura o il parziale distacco, oltre
a rendere passibile di multa il proprietario, consentono l’ingresso di
sporco e polvere che ne compromette il funzionamento e ne riduce la
durata.
In caso di sostituzione occorre prestare particolare attenzione al mantenimento delle caratteristiche iniziali, specialmente in lunghezza dei
tubi oltre che procedere, se possibile, sempre a sostituzione di entrambi i tubi telescopici.
Per quanto riguarda l’adeguamento
della lunghezza in sede di sostituzione di tutto il cardano per usura o
grave danneggiamento dello stesso
possono essere utili alcuni accorgimenti di base. In particolare si deve
operare separatamente su albero rispetto alla protezione, effettuare le
misurazioni o sui rispettivi alberi di
inserimento trattrice-operatrice o
sulle estremità degli innesti e sezionare sempre parti uguali sia fra i
tubi telescopici in metallo sia in
quelli in plastica della protezione.
Un’ultima considerazione può riguardare il caso in cui l’albero cardanico venga improvvisamente sottoposto a sollecitazioni anomale soprattutto in termini di coppia: ad
esempio nel caso di cardani sottodimensionati o con dispositivi di avviamento della trattrice troppo bruschi e in presenza di operatrici con
una certa “inerzia”. I danni in questi
casi possono interessare le forcelle,
le crociere e i tubi telescopici.
Per quanto riguarda le forcelle si
possono riscontrare deformazioni
delle due estremità che, oltre a
creare complicazioni nello smontaggio della crociera, influiranno
sulla funzionalità anche nel caso di
sostituzione della crociera. Per verificare l’integrità della forcella si
infi la da un lato un piccolo tubo, di
diametro appena inferiore a quello
dei cuscinetti terminali della crociera: questa operazione consente
di verificare l’allineamento dei fori
contrapposti della forcella.
A livello di crociere possono verificarsi deformazioni dei rullini e delle rispettive piste che si esprimono
con il blocco del cuscinetto o con
movimenti non lineari o a scatti; in
entrambi i casi è bene procedere alla sostituzione della crociera.
A livello di tubi telescopici queste
sollecitazioni possono determinare
deformazioni permanenti a torsione
dei due tubi con limitazione del movimento telescopico e della linearità di rotazione.
Alberto Assirelli
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