Trasmissione di potenza

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Marco Danieli
7 anni fa
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1 Trasmissione di potenza Alberi Lo scopo di questi appunti è quello di introdurre alla comprensione della funzione degli alberi e alle loro regole di disegno e rappresentazione. Esercitarsi nella rappresentazione tecnica sfruttando le figure riportate. Esercitarsi nell interpretazione ricercando sui libri di testo ulteriori esempi.

2 Introduzione ai componenti di macchine I componenti meccanici di base si possono distinguere in funzione del loro scopo oppure in base al principio tecnologico di funzionamento. In base allo scopo possiamo distinguere elementi per trasmissione di potenza e di supporto, mentre in base al principio di funzionamento possiamo distinguere elementi meccanici, elettromeccanici, idraulici e pneumatici. Sistemi complessi possono prevedere la coesistenza di più tecnologie. In molti casi il motore primo è di tipo elettromeccanico. Attraverso un albero di uscita si connette alla trasmissione meccanica che trasmette potenza, realizzando le opportune variazioni di velocità, fino ad azionare l utilizzatore finale. L utilizzatore può essere considerato l elemento o il sottoinsieme attuatore del lavoro richiesto (abbiamo quindi attuatori lineari, rotativi, ) La potenza richiesta in uscita dall utilizzatore (Pu) consente di valutare la Potenza motrice iniziale (Pm) attraverso il rendimento (h) dei meccanismi che compongono il sistema: Pu = hpm con h (0, 1) ma generalmente superiore a 0.9 Il rendimento tiene conto delle perdite per attrito in corrispondenza degli strisciamenti tra i corpi. Supponendo in prima approssimazione che questi siano nulli, La trasmissione di potenza opera in modo tale che la potenza sia costante, ovvero: Pm=Pu Mmwm=Muwu A seconda delle esigenze specifiche la trasmissione muta, ad esempio attraverso l uso di ingranaggi, la proporzione tra momento e velocità operando un rapporto di trasmissione: t = wm/wu Con t > 1 si realizza una riduzione di velocità dal motore al condotto, con t < 1 una moltiplicazione. t=1 presuppone costanza di velocità tra i due tratti della trasmissione.

3 Sono gli elementi di base per la trasmissione di potenza. Distinguiamo tra alberi ad asse rettilineo, alberi a gomiti e alberi a camme. I primi si usano per trasmettere potenza attraverso un momento torcente, moltiplicando o demoltiplicando la velocità angolare tramite organi quali ruote dentate, trasmissione per cinghie, catene o ruote di frizione. Gli altri servono a trasmettere potenza trasformando il moto alternato in rotatorio o viceversa (Fv=Mw). Gli alberi a gomiti attraverso la manovella si innestano sulla biella che viene mossa dal pistone (elemento che trasla), mentre quelli a camme hanno delle lavorazioni (le camme) il cui profilo comanda l alzata dell elemento che deve scorrere (ad es. una valvola nel caso di alberi di distribuzione). camma Cava per linguetta Spallamenti o battute Cava per chiavetta profilo della camma albero a camme Estremità d albero - albero ad asse rettilineo - Perno di banco - albero a gomito - Perno di manovella Manovella La forma della manovella è dettata da esigenze di bilanciamento delle masse dell albero (masse eccentriche rispetto all asse di rotazione creano sovraccarichi). La forma della camma è funzione della legge di moto da imprimere all elemento che deve traslare. L albero ad asse rettilineo presenta diverse variazioni di sezione per consentire l alloggiamento nei supporti (frapponendo opportuni cuscinetti per ridurre gli attriti ed aumentare così il rendimento) ed il montaggio di altri elementi.

4 biella manovella cava per linguetta albero a gomito esempio di supporto Albero a camme con ruota per trasmissione potenza

5 Per esercizio rappresenta i seguenti componenti in messa in tavola Componenti di un motore 4 cilindri per motocicletta (Aprilia RSV) (foto prese da moto tecnica ottobre 2009)

6 Nel caso degli alberi ad asse rettilineo la sezione minima, sia essa piena o cava, è definita in base alla potenza trasmessa, gli altri diametri sono legati ad esigenze costruttive per il montaggio di: organi di trasmissione (ruote, pulegge, giunti, ); cuscinetti per ridurre gli attriti in corrispondenza dei supporti. Un generico organo di trasmissione montato su un albero, sia esso una ruota dentata o una puleggia o altro, si chiama mozzo. Il montaggio di un mozzo sull albero (detto anche calettamento) può avvenire per: collegamento con chiavetta o linguetta; forzamento; profilo scanalato. In tutti i casi, per evitare perdite di potenza, non ci deve essere moto relativo quindi dopo il montaggio è come se il mozzo diventasse un tutt uno con l albero. I supporti hanno il compito di scaricare le forze a terra, ancorando nello spazio la posizione dell asse dell albero. Le discontinuità di diametro presenti sugli alberi sono chiamati spallamenti (o battute). Essi richiedono una raccordatura per migliorare la resistenza del pezzo e garantire l eventuale montaggio di cuscinetti e mozzi. supporto distanziale supporto tratto di albero con supporti e ruota dentata montata attraverso linguetta Il distanziale ha il compito di bloccare assialmente lo spostamento verso destra della ruota dentata. In corrispondenza dei cambi di sezione (frecce azzurre) è necessario raccordare

7 Esempi di raccordi per spallamenti di alberi ad asse rettilineo. NO! NO! Raccordo del mozzo troppo piccolo: montaggio errato! Nel montaggio per garantire il contatto tra il mozzo e lo spallamento il mozzo deve essere opportunamente raccordato. Occorre verificare che: R_mozzo R_raccordo oppure che il mozzo nel foro di calettamento sia smussato in modo tale da realizzare il contatto con lo spallamento assenza di raccordo: montaggio errato!

8 Per rendere più preciso il contatto e realizzare un montaggio corretto, sugli spallamenti si possono realizzare delle gole di scarico che migliorano la resistenza perché raccordano le due sezioni e nello stesso tempo localizzano meglio la superficie di spallamento tra albero e mozzo. La normativa codifica le dimensioni e le geometrie delle gole di scarico. Esempio di albero con profilo scanalato sulla destra e scavo per linguetta a sinistra. Notare i dettagli X e Y per le gole di scarico e le sezioni A-A e B-B per visualizzare la sezione dell albero in corrispondenza dei calettamenti. N.B. Per alberi si ammette il posizionamento disallineato delle sezioni.

9 Nella messa in tavola gli alberi non si sezionano mai (anche se sono cavi), si realizzano sezioni a strappo solo per evidenziare cave o lavorazioni speciali. In quanto corpi assialsimmetrici è obbligatorio riportare sempre l asse di simmetria in tratteggio fine vista longitudinale vista frontale Le estremità d albero possono essere di vario tipo, e sono unificate in base alle norme UNI 6397

10 Perno filettato per bloccare assialmente l assieme montato sull albero

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