Resistenze passive. Prof. Paolo Biondi Dip. GEMINI

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1 Resistenze passive Prof. Paolo Biondi Dip. GEMINI

2 Resistenze passive -01 Tutte quelle forze che si oppongono al moto determinando una perdita di energia meccanica in calore. Sembrano avere connotati solo negativi ma sono essenziali affinché lo stesso moto possa avvenire ed avvenire in sicurezza.

3 Resistenze passive -02 Messa in marcia di un veicolo perché c è sufficiente aderenza tra ruota e terreno. Arresto di un veicolo perché c è attrito ai freni e aderenza al contatto ruota-terreno.

4 Resistenze passive -03 Lo stesso fuoco nel paleolitico e neolitico gestito per attrito. La stessa vela ha reso possibile la navigazione per la resistenza aerodinamica al vento.

5 Resistenza di attrito (aderenza) Lo stesso camminare è reso possibile dall attrito esistente tra scarpa e terreno. Se l attrito viene meno (strada ghiacciata) camminare diventa difficile o impossibile. Analogo il caso di una ruota motrice.

6 Resistenze passive -01 RESISTENZA DI ATTRITO RADENTE nel caso di corpi che strisciano lungo una superficie di contatto e dovuta alla scabrezza e alle forze di adesione lungo la superficie di contatto. RESISTENZA DI ROTOLAMENTO (O ATTRITO VOLVENTE) nel caso di un corpo che rotola su una superficie e dovuta a deformazioni dei corpi in contatto e alle asperità (urti) presenti.

7 Resistenze passive -02 RESISTENZA O ATTRITO DEL MEZZO nel caso di corpi che si muovono immersi in un fluido (resistenza aerodinamica nel caso dell aria). RESISTENZA O ATTRITO INTERNO DI UN FLUIDO IN MOVIMENTO resistenza allo scorrimento di un fluido e dovuta alla viscosità ( lubrificazione).

8 Attrito radente f d coefficiente di attrito dinamico (o radente) f s coefficiente di attrito statico o di primo distacco

9 f d caratteristiche Dipende fortemente dallo stato e natura delle superfici in contatto. Indipendente entro certi limiti dalla pressione di contatto (p=g/s) e dalla velocità.

10 Alcuni valori indicativi di f s e f d Corpi a contatto Metallo su metallo Stato delle superfici asciutte levigate e lubrificate Coefficiente di attrito statico dinamico 0, ,15-0,20 0,03 Pneumatico su asfalto asciutte bagnate 0,8-0,9 0,5-0,7 0,75 0,45-0,60 Pneumatico su strada in terra battuta asciutte bagnate 0,68 0,55 0,65 0,40-0,50 Pneumatico su neve Pneumatico su ghiaccio neve pressata 0,20 0, ,10 0,07

11 Attrito di rotolamento (f s >f v ) F=R 0 G=R n R n u=r 0 r R 0 =(u/r)r n =f v R n f v =u/r coefficiente di attrito di rotolamento Quanto grande u? Per f v = 0,02 u=2% di r (raggio della ruota). I valori di f v sono dell ordine di 0,0X quando quelli di f d sono dell ordine di 0,X.

12 Attrito di rotolamento Dipende anche dall azione di costipamento del terreno effettuata dalla ruota su terreni soffici e dagli urti che avvengono lungo il percorso per le asperità presenti.

13 Valori indicativi f v Tipo di pneumatico Pista d'asfalto o cemento Suolo duro Sabbia Automobile 0,015 0,08 0,30 Autocarro 0,012 0,06 0,25 Trattore 0,02 0,04 0,20 Trattore a cingoli ,04-0,05 0,10-0,15

14 Perdite per autodislocamento Le perdite per autodislocamento sono quelle associate al moto della trattrice stessa e sono calcolabili come resistenza di rotolamento e dipendono dal coefficiente di attrito di rotolamento e dal peso totale della trattrice. Sono misurabili sperimentalmente misurando con un dinamometro la forza necessaria per trainare la trattrice con cambio in folle, mediante un opportuno traino (altra trattrice di traino).

15 Perdite per autodislocamento 1 TRATTRICE A RUOTE DA 50 kw E MASSA kg 1. Se si muove su asfalto con f v =0,02 e a velocità di 11,11 m/s (40 km/h): R a =f v mg=0,02x3.000x9,81=589 N P=R a xv=589x11,11=6.544 W In percento della sua potenza: (6,5/50)x100=13%

16 Perdite per autodislocamento 2 2. Se si muove su sabbia con f v =0,20 e a velocità di 2,78 m/s (10 km/h): R a =0,2x3.000x9,81= N P=5.886x2,78= W In percento della sua potenza: (16,4/50)x100=33%

17 Ruota motrice trainante V=cost. G=R n T=R t M=R n u+r t r T=M/r-(u/r)R n = =M/r-f v R n Ma (M/r) f s P a e il tiro massimo esercitabile dalla ruota risulta: T max = f s P a -f v R n = c a P a -f v R n Con f s P a =c a P a condizione di aderenza: c a coefficiente di aderenza; P a peso aderente.

18 Tiro massimo (T max ) La formula del tiro massimo esercitabile da una ruota motrice è applicabile anche all intera trattrice, considerando come peso aderente (P a ) solo quella parte del peso della trattrice che si scarica sulle ruote motrici: -ad esempio per trattrici a 2RM solo il 66% circa del peso.

19 Aderenza Per forza di aderenza ruote motriciterreno si intende la relazione: A=c a P a Per aumentare l aderenza e quindi il tiro massimo esercitabile occorre aumentare o c a o P a o ambedue: 1. c a con catene, ramponi, pressione di gonfiaggio 2. P a con zavorre (che aumentano però le perdite per autodislocamento).

20 Calcolo dell aderenza -01 Trattrice 4RM da 50 kw, massa kg, coefficiente di aderenza su asfalto 0,80. A=0,80x3.000x9,81= N Tiro max con coefficiente di autodislocamento f v pari a 0,02: T max = ,02x3.000x9,81= N Coefficiente di trazione: C T =22.955/(3.000x9,81) = 0,78 78%

21 Calcolo dell aderenza -02 Trattrice 4RM da 50 kw, massa kg, coefficiente di aderenza su sabbia 0,30. A=0,30x3.000x9,81= N Tiro max con coefficiente di autodislocamento f v pari a 0,20: T max = ,20x3.000x9,81= N Coefficiente di trazione: C T =2.943/(3.000x9,81) = 0,10 10%

22 Calcolo dell aderenza -03 Se la trattrice su asfalto ha una velocità di 5 km/h (1,39 m/s) quanto vale la potenza sviluppata al gancio? P u = T max v = 22,955 kn x 1,39 m/s = = 32 kw

23 Resistenza aerodinamica In formula R a = r c x A f v 2 / 2 (in N: se kg, m, s) r, massa volumica dell aria c x, coefficiente di resistenza aerodinamica (dipende dalla forma del corpo) A f, area frontale del corpo (su un piano ortogonale alla direzione di moto) v, velocità

24 Valori di c x Tipo di veicolo Automobile decappottabile da corsa c x 0,3-0,6 0,4-0,65 0,25-0,30 Autobus 0,6-0,7 Autocarri 0,8-1,0 Trattori-roulotte 0,8-1.3 Motocicletta e motociclista 1,8

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26 Calcolo R a Per una trattrice con v=11,11 m/s (40 km/h), con A f = 4 m 2 e c x = 1,1 con r = 1,2 kg/m 3 si ottiene: R a =1,2x1.1x4x(11,11) 2 /2=326 N Potenza dissipata: P a =11,11x326=3.622 W. Se la trattrice ha una potenza di 50 kw è pari al 7% della potenza massima.

27 LUBRIFICANTI

28 Lubrificazione scopi Diminuire l attrito e quindi le perdite di energia meccanica tra organi in movimento. 2. Diminuire l usura e quindi aumentare la durata (vita utile) di servizio.

29 Lubrificazione scopi Raffreddare gli organi che tendono a scaldarsi durante il servizio: per il calore generato per attrito (frizioni e freni a bagno d olio) o per combustione (pistoni) nel motori a combustione interna. 4. Eliminare le impurità o gli aggressivi che possono formarsi in servizio e mantenere puliti gli organi (detergenza degli oli).

30 Attrito interno di un fluido t=t/s=mv/h m [Pa s] viscosità dinamica m/r=n [m 2 /s] viscosità cinematica Vecchie unità: centipoise 1cP 1 mpa s centistokes 1cSt 1 mm 2 /s

31 Tipi di lubrificazione 1. LUBRIFICAZIONE LIMITE: quando lo spessore del lubrificante interposto è insufficiente ad impedire il contatto tra le superfici. Lubrificazione: EP, extreme pressure; Untuosa. 2. LUBRIFICAZIONE FLUIDA

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33 Classificazione dei lubrificanti 1. Basate sull impiego (per motori, per trasmissioni meccaniche, per trasmissioni idrauliche ) 2. Basate sulla viscosità (SAE ) 3. Basate su prove di omologazione (API, MIL )

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