INTRODUZIONE alle TRASMISSIONI

Transcript

1 INTRODUZIONE alle TRASMISSIONI Una trasissione eccanica è il coplesso degli organi che servono per trasettere potenza in un sistea eccanico. Alcuni di tali organi, coe alberi, giunti e innesti, trasettono la potenza senza variazione del nuero di giri, cioè con rapporto di trasissione costanteente uguale a uno. Tutti questi organi hanno di alberi coassiali. Altri organi di trasissione, coe ruote lisce o dentate, cinghie e catene sono in grado di realizzare rapporti di trasissione diversi da uno, a volte fissi, a volte variabili a gradini (cabi) o con continuità (variatori continui). La necessità di introdurre una VARIAZIONE di GIRI ( riduzione o oltiplicazione) può derivare da otivi funzionali: ad esepio, nei otori endoterici alternativi a quattro tepi l albero a cae deve ruotare con velocità angolare pari alla età di quella dell albero otore. INTRODUZIONE alle TRASMISSIONI Molto frequenteente, trasissioni con rapporto inore di uno sono necessarie per collegare un otore veloce ad un utilizzatore lento; infatti, è di solito conveniente (e talvolta necessario) che il otore sviluppi la sua potenza a velocità elevata e coppia (relativaente) bassa, entre la velocità angolare dell utilizzatore è iposta da necessità funzionali. La scelta del tipo di trasissione più adatto per ogni singola applicazione è dettata da nuerose circostanze, quali distanza tra gli alberi (interasse), ingobro, potenza da trasettere, velocità di funzionaento a regie, rapporto di trasissione da realizzare, caratteristiche del otore e dell utilizzatore, costo, esigenze di anutenzione. 1

2 SISTEMA MECCANICO MOTORE Trasferiento energia TRASMISSIONE Trasferiento energia UTILIZZATORE Eleento del sistea che EROGA energia e nel tepo POTENZA Eleento del sistea che TRASFERISCE energia e nel tepo POTENZA Eleento del sistea che ASSORBE energia e nel tepo POTENZA FLUSSO della POTENZA TRASMISSIONI SCHEMA a BLOCCHI di un SISTEMA MECCANICO MOTORE Trasferiento energia TRASMISSIONE Trasferiento energia UTILIZZATORE SCHEMA DI UNA TRASMISSIONE otore utilizzatore M ω M r ω u 2

3 Rapporto di trasissione otore Utilizzatore (Condotto) ω ω u I versi di rotazione dei due alberi possono essere concordi o discordi: dipende dal tipo di trasissione velocità angolare albero otore Rapporto di trasissione = velocità angolare albero condotto ω i = ω u n = n u per i > 1 i i si ha = 1 si ha < 1 si ha una trasssione con riduzione una trasissione senza variazione una trasissione con oltiplicazione Rendiento eccanico di una trasissione È il rapporto tra la potenza utilizzata (potenza utile)e la potenza fornita dal otore (potenza otrice). otore Potenza UTILE utilizzatore η = P P u r u < M = M ω ω u M M r Potenza otrice Potenza perduta Potenza otrice = Potenza utile + Potenza perduta P u ω ω = P + P u P = P 1 p P p η(%) = P P u 100 3

4 Ricordiao che la potenza nel oto rotatorio può essere espressa in funzione del nuero di giri con la seguente relazione P M n = 9549 M = 9549 P n con P (potenza) espressa in kw giri n espresso in in In condizioni IDEALI (assenza di attriti η = 1) si ha: In condizioni REALI (presenza di attriti η <1) si ha: M ω = M ω r u M Ricordando la definizione di rapporto di trasissione M ω η = M ω ω i = ωu M r ωu M r = = η ω η i r u Trasissione tipo Ruota otrice otore ω cuscinetto Ruota condotta ω u utilizzatore I due alberi sostenuti dai rispettivi cuscinetti portano calettate due ruote (o pulegge) collegate in qualche odo fra di loro: il oto posseduto dall albero otore viene trasferito alla ruota condotta e quindi all albero utilizzatore 4

5 Trasissioni con RUOTE di FRIZIONE Sono utilizzate per trasettere piccole potenze (qualche chilowatt) tra alberi paralleli o incidenti, non olto distanti tra di loro Tipi di ruote di frizione Cilindriche lisce Cilindriche profilate Coniche lisce Cilindriche profilate ω r ω ω r u r ω r u r r u r ω u ω u ω u r u ω u Tra alberi ad assi PARALLELI Tra alberi ad assi INCIDENTI Le ruote sono tenute a contatto dalle forze preenti N La trasissione del oto avviene grazie all ADERENZA (attrito statico) tra le due ruote lungo la linea di contatto L aderenza dipende dal valore delle forze preenti e dal coefficiente d attrito VOLVENTE Nella trasissione si ha l inversione del senso di rotazione n i = n = c diaetro ruota condotta diaetro ruota otrice In assenza di slittaenti il rapporto di trasissione riane costante 5

6 Nella scelta dei MATERIALI delle ruote ci si trova di fronte a due esigenze contrastanti: la necessità di un elevata aderenza consiglierebbe di ricorrere a ateriali coe la GOMMA o il CUOIO che hanno un elevato coefficiente d attrito; l esigenza che i ateriali a contatto sopportino le pressione consiglia invece ateriali etallici (GHISA, ACCIAIO), in cui il valore del coefficiente d attrito ha valori più bassi (f = 0,10 0,15). In ogni caso risultano liitate le potenze trasissibili. Nel funzionaento reale si ha una perdita di potenza dovuta all attrito di strisciaento degli alberi sui perni e all attrito volvente tra le due ruote. In condizioni ottiali si hanno ELEVATI rendienti Trasissioni con RUOTE DENTATE: INGRANAGGI Sono utilizzate per trasettere grandi e piccole potenze tra alberi paralleli, incidenti, sghebi, generalente non olto distanti tra di loro Una ruota dentata può essere cilindrica o conica ed ha lungo la periferia dei DENTI che possono assuere fore diverse 6

7 7

8 La trasissione del oto avviene grazie alla SPINTA che i denti della ruota otrice esercitano sui denti della ruota condotta Due ruote per ingranare devono avere lo STESSO PASSO Il PASSO p è la distanza isurata sulla circonferenza priitiva tra due punti oologhi di due denti consecutivi Ruota MOTRICE Circonferenza priitiva 8

9 Ruote dentate cilindriche a denti diritti I denti entrano in presa siultaneaente su tutta la larghezza del dente, quindi sono sottoposti istantaneaente (URTO) al carico totale da trasettere. Anche per questo otivo sono ruorose Ruote dentate cilindriche a denti elicoidali Forze assiali I denti entrano in contatto gradualente, quindi il carico è applicato con azione progressiva. I denti conteporaneaente in presa sono più di uno, quindi il carico risulta ripartito su più denti. Le eliche dei denti delle due ruote sono avvolte in senso contrario ed hanno la stessa inclinazione. A parità di diensione dei denti possono trasettere una potenza aggiore. Per l inclinazione dei denti nascono delle forze assiali (parallele all asse della ruota che tendono a farla scorrere l ungo l asse. Questo problea non sussiste per le ruote bielicoidali. Sono eno ruorose delle ruote con denti diritti. 9

10 Ruote dentate cilindriche a denti elicoidali Le eliche dei denti delle due ruote sono avvolte nello stesso senso ed hanno stessa inclinazione e passo. Per l inclinazione dei denti nascono delle forze che tendono a fare distaccare le ruote Ruote dentate coniche Si utilizzano per trasissioni più regolari e silenziose e per trasettere sforzi elevato, soprattutto quando hanno i denti a spirale (utilizzate nel gruppo differenziale degli autoveicoli) 10

11 Coppia vite senza fine - ruota dentata elicoidale L eleento otore è sepre la vite senza fine. Si utilizza per ottenere una FORTE RIDUZIONE di velocità I MATERIALI per la costruzione delle ruote dentate è vario: si va dall acciaio per la trasissione di potenze elevate a ateriali plastici per la trasissione di piccole potenze. Il rapporto di trasissione è costante anche in presenza di piccoli errori di ontaggio e può assuere una vasta gaa di valori. otore condotto Rapporto di trasissione n n 1 i = = 2 Z Z 2 1 Nel funzionaento reale si ha una perdita di potenza dovuta all attrito di strisciaento degli alberi sui perni e all attrito radente tra i fianchi dei denti a contatto. In condizioni norali si hanno ELEVATI rendienti 11

12 Trasissioni con cinghia piatta Sono utilizzate per trasettere piccole potenze tra alberi generalente paralleli, distanti tra di loro Le due pulegge non possono avere diaetri olto diversi fra loro per evitare slittaenti sulla puleggia più piccola (piccolo arco di contatto) La trasissione del oto avviene grazie all ADERENZA tra la cinghia e le pulegge lungo l arco di contatto generata dalla forza di tiro della cinghia Il rapporto di trasissione NON è costante per gli inevitabili slittaenti dovuti all elasticità della cinghia V = 7 15 /s Trasissioni con cinghia trapezoidale Puleggia con gola Sono utilizzate per trasettere edie potenze, anche ad elevate velocità tra due o più alberi paralleli, distanti o vicini tra di loro. Si adattano bene a regii variabili di rotazione. Il rapporto di trasissione NON è costante per gli inevitabili slittaenti dovuti all elasticità della cinghia 12

13 La trasissione del oto avviene grazie all ADERENZA (circa tre volte aggiore rispetto alla cinghia piatta) tra i fianchi della cinghia e i fianchi delle pulegge lungo l arco di contatto generata dalla forza di tiro della cinghia Cinghia trapezoidale Strati di goa Nucleo centrale di cotone goato Rivestiento resistente all attrito Le pulegge possono avere diaetri anche olto diversi. Presentano un ingobro ridotto, sono più silenziose delle cinghie piane. Trasissioni con più cinghie trapezoidali Si utilizzano per trasettere potenze edio - alte Non richiedono lubrificazione 13

14 Trasissioni con cinghie dentate La trasissione del oto avviene coe per le ruote dentate, pertanto non è possibile lo slittaento Rapporto di trasissione costante Sono utilizzate per il coando della distribuzione nei otori 14

15 Sono utilizzate per trasettere potenze e oenti elevati a velocità anche olto basse; si possono ontare in parallelo (fino a 4 6). Sono ruorose, richiedono lubrificazione. Trasissione con giunto cardanico Si usa per trasettere la potenza tra alberi incidenti con angolo d incidenza variabile entro certi liiti 15

16 Trasissione e trasforazione del oto con coppia VITE - MADREVITE Trasfora il oto rotatorio della vite (organo sepre otore) in oto rettilineo a velocità costante della adrevite VITE MADREVITE Trasissione e trasforazione del oto con coppia ROCCHETTO - CREMAGLIERA Trasfora il oto rotatorio del rocchetto in oto rettilineo della creagliera o viceversa Creagliera bloccata Quando la creagliera è bloccata trasfora il oto rotatorio del rocchetto in oto rettilineo dello stesso rocchetto 16