Trazione a fune

     

Nella trasmissione del moto e per il sollevamento dei carichi, le funi metalliche , hanno maggior importanza rispetto alle funi vegetali ( canapa,cotone, etc.).
Il filo ottenuto per trafilazione ha una resistenza a trazione da 1500÷1800 N/mm² per i fili più sottili.

Per le macchine di sollevamento, si usano quasi esclusivamente le funi a 6 trefoli, avvolti attorno ad un'anima di fibre tessili naturali o artificiali (sigla FC) oppure avvolte attorno ad un'anima metallica (sigla WS).

In genere il trefolo è formato da un filo centrale attorno al quale sono avvolti ad elica da 1 a 4 strati di fili: in ogni strato trovano posto 6 fili in più dello strato più interno.
Di seguito chiameremo:
Δ : diametro del cavo;
δ : diametro di un filo elementare del trefolo;
D : diametro della puleggia o del tamburo di avvolgimento.
Qui sotto viene riportato un elenco di tipi di fune con la loro denominazione.

  
 
 
 

L'interpretazione della loro denominazione è molto facile: in fig.1 la denominazione 6+1 significa 1 filo centrale e altri 6 avvolti attorno ad esso.
Dalla fig.5 in poi, appaiono le funi dotate di anima centrale in fibra tessile (FC) oppure in acciaio (WS) .
Esistono ovviamente delle varianti ma possono considerarsi dei casi speciali.
Ovviamente le funi con anima metallica sono più resistenti in trazione e meno resistenti in flessione.

La flessione ha, infatti, una certa importanza nel dimensionamento della fune, dato che essa quasi sempre deve essere avvolta su un supporto rigido (tamburo o puleggia).

Resistenza della fune

     

Il calcolo della fune negli apparecchi di sollevamento si esegue formalmente rispettando la disequazione

Al primo membro, il primo termine tiene conto della sollecitazione a trazione. Esso contiene il termine
T_max=Tensione (tiro) massima [N]
S=Sezione della fune [mm²]
σ_a =Carico unitario ammissibile
Il secondo addendo, tiene conto della sollecitazione a flessione, con

E=modulo di elasticità (206.000 N/mm² per gli acciai comuni)

Nel caso in cui si conosca F=carico da sollevare, chiamando h il numero dei fili che costituiscono il cavo, è possibile usare la disequazione

Dove, come detto, δ è il diametro dei fili elementari, Δ è il diametro dell'intero cavo e D è il diametro del supporto rigido di avvolgimento.
Il valore di σ_a viene ricavato come

Il grado di sicurezza n_R può essere scelto dalla Tabella (II) riportata successivamente, mentre il carico di rottura σ_R viene scelto tra i tre possibili riportati in tabella (I)

Tabella (I): Caratteristiche funi di acciaio a trefoli tondi 6×19 [UNI 7293-2]

Tabella (II) : gradi di sicurezza ed i rapporti di avvolgimento delle funi metalliche in funzione del loro uso.

Una volta individuati i parametri principali della fune da usare è possibile eseguire una verifica alla rottura della fune attraverso la disequazione

Dove T_max è la tensione massima [in N] che si può avere nella fune e T_R è carico di rottura che può essere calcolato come

possibili valori di K per funi spiroidali o a trefoli è dato dalla seguente

Tabella (III) : valori del coefficiente di servizio K.

Funi spiroidali [UNI 7690]

Funi a trefoli [UNI 7291-74]