La presente soluzione verrà redatta facendo riferimento al manuale: Caligaris, Fava, Tomasello Manuale di Meccanica Hoepli.

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1 SOLUZIONE La presente soluzione verrà redatta facendo riferimento al manuale: Caligaris, Fava, Tomasello Manuale di Meccanica Hoepli. PRIMA PARTE Calcolo del momento torcente, dimensionamento della puleggia e calcolo della potenza trasmessa Il testo non fornisce né la potenza trasmessa né il momento torcente. E' necessario quindi fare alcune ipotesi sulla trasmissione ed estrapolare le sollecitazioni dalle dimensioni fornite dal testo. Per quanto riguarda la puleggia si ipotizza a una trasmissione a cinghie trapezoidali. Per il calcolo del momento torcente invece si procede al calcolo del massimo momento torcente che può sopportare la sezione minore dell'albero, quella in corrispondenza del giunto. Il giunto viene calettato all'albero con una linguetta che, per un diametro di 35 mm, prevede una cava profonda 4,5 mm, lasciando quindi una sezione resistente di 30,5 mm di diametro. Se si ipotizza un carico di rottura dell'acciaio C40 UNI-EN pari a R m =700 N/mm, si Rm può considerare una tensione tangenziale ammissibile amm 115 N/mm e una 3,5 3 Rm tensione normale ammissibile amf 87.5 N/mm. 8 Essendo la sezione dell'albero calettato al giunto sollecitata a sola torsione, il massimo momento torcente trasmissibile diventa: M t =τ amm x W t =64030 Nmm, dove 3 3 d 3,14 30,5 Wt 5568mm Si può calcolare il diametro della puleggia ipotizzando che il tiro delle cinghie sia Q=,5*F t =15000 N, da cui Ft 6000 N.,5 Il diametro della puleggia può essere così calcolato: M t D 13 F 6000 mm. t La potenza trasmessa diventa quindi: P M t 640,35, W= 33,5 kw, essendo ω la velocità angolare 3,14 ( n rad/s)

2 Confrontando i risultati ottenuti con la tabella I.19 a pagina I-166 del manuale si opta per una cinghia di sezione C. Tuttavia, dato che la sede dell'albero prevista per la puleggia ha una lunghezza pari a 00 mm, è possibile inserire solo 7 cinghie. Facendo anche solo dei calcoli approssimativi, si verifica l'insufficiente resistenza delle cinghie di sezione C e quindi si deve ricorrere alle cinghie di sezione SPC, più resistenti. Viene scelto il diametro unificato della puleggia D=15 mm e ipotizzato l'uso di 7 cinghie da cui la larghezza della puleggia L=f+6*e+f=16+5.5*6+16= 185 mm - Modellazione dell albero e calcolo delle forze L albero può essere così modellizzato: Il calcolo delle reazioni vincolari viene fatto applicando le equazioni cardinali della statica. Data la semplicità dei calcoli, si omettono i calcoli e le reazioni calcolate sono: V A = 7500 N, V B = 7500 N e H B = 0. Il momento flettente massimo è in corrispondenza della sezione D ed è pari a M fmax =83650 Nmm. Di seguito sono tracciati i grafici delle caratteristiche della sollecitazione:

3 - Dimensionamento della sede della puleggia Si calcola ora il diametro della sede della puleggia applicando un dimensionamento a flesso-torsione. Il momento flettente ideale: M fid Mf 0,75 Mt , Nmm, da cui il diametro 3 M fid minimo della sezione: d mm. amf La sede della puleggia prevede il calettamento con una linguetta di forma A di sezione 16x10 e avente una cava sul mozzo t 1 =6 mm. Da cui un diametro finale d=48,9+6=54,9 mm, approssimato al primo unificato d=56 mm. La linguetta deve avere una lunghezza sufficiente ad interessare la maggior parte della larghezza della puleggia e quindi si sceglie una lunghezza unificata di 160 mm. Designazione della linguetta: Linguetta UNI 6604 A 16x10x160. Si procede ora a verifica della linguetta. Si calcola la tensione agente sulla linguetta: M 1 3 max t 13,7 N/mm d A, dove A 1 =505 mm. 1

4 355 Scegliendo per la linguetta un acciaio S355 UNI 1005 ams 10 N/mm, la 3 linguetta è verificata. - Linguetta di calettamento del giunto Si prende come riferimento la tabella di proporzionamento I.54 a pagina I-70, si sceglie il giunto per diametri interni compresi tra 35 e 45 mm. La larghezza del semi-giunto risulta quindi pari a L/=150/=75 mm. Si può quindi ipotizzare una linguetta di forma B così designata: Linguetta UNI 6604 B 10x8x70. Si procede ora a verifica della linguetta. Si calcola la tensione agente sulla linguetta: M 1 3 max t 78,4 N/mm d A, dove A 1 =700 mm Scegliendo un per la linguetta un acciaio S355 UNI 1005, ams 10 N/mm, la 3 linguetta è verificata. In allegato si riportano disegno tecnico e ciclo di lavorazione dell albero di trasmissione. SECONDA PARTE Quesito n.1 Si riprende quanto posto nella parte prima per quanto riguarda la scelta del giunto. Per questo giunto sono previsti 4 bulloni M1x1,5 che hanno una sezione resistente di 9,1 mm. Si procede quindi alla verifica dei bulloni considerando come momento torcente M t =640 Nm. M t La forza di attrito tangenziale necessaria per la trasmissione è Ft 4000 N. D Ft 4000 La forza di contatto che deve generare ogni bullone è quindi: F N. z f 4 0,15

5 F La tensione di trazione che ne deriva è 7, 4 N/mm. Considerando un A 9,1 640 bullone classe 8.8 si può assumere una tensione ammissibile ams 30 N/mm. La sezione dei bulloni è quindi verificata. Si procede a verifica a taglio dei bulloni. La forza tangenziale agente su ogni bullone è F F 1t =4000/4=1000 N. Ne deriva una tensione tangenziale t 10, 8 N/mm. A 9,1 640 Considerando una tensione tangenziale ammissibile ams N/mm. Anche in 3 questo caso la sezione dei bulloni e quindi verificata. Di seguito le fasi di lavorazione. Materiale:G00 Grezzo Fuso. 10 Intestare il mozzo (pezzo su autocentrante bloccato sul mozzo); Tornire e smussare nasello di accoppiamento Tornire alloggiamento albero Tornitura diametro esterno 0 Pezzo montato su spina Intestare a misura e smussare 30 Forare 4 fori equidistanti a diametro 13 mm 40 Montaggio del pezzo nella stozzatrice ed esecuzione della cava per l alloggiamento della linguetta 50 Controllo finale. Quesito n. Si considera la sgrossatura iniziale da diametro 60 mm a 56 mm. Si calcola una velocità di taglio di massima produzione (pagina G-9) considerando un utensile a carburi sinterizzati. Si considerano i seguenti parametri: C=50, n=0,; a=0,4 mm/giro; p= mm; T cu = min. La durata massima dell utensile 1 B3 Tmax p 1 =8 min. n B

6 Dove B =0,0015 e B 3 =0,005. v t max p B C B n n = 165 m/min. Si calcola ora la forza di taglio imponendo K 1 =340 N/mm, r=0,803, h=0,16 r p Ft Vt Ft K1 q 859N, da cui si ottiene una potenza di taglio N 9 5a , t kw. Pt La potenza al motore P 9, 9 kw. Quesito n.3 Per la produzione dei 500 pezzi richiesti, si considera l acquisto di barre di 60 x Considerando che il taglio delle barre, solitamente, avviene con lavorazioni che comportano una certa deformazione alle estremità, consideriamo lo sfrido pari a 5 mm. L effettiva = L comm L sfrido = = 5950 mm La lavorazione avviene per spezzoni ed è pertanto corretto ipotizzare circa 10 mm in più di lunghezza dello stesso. Abbiamo quindi L effettiva pezzo = L nominale + L sfacciatura = = 380 mm. In ultimo dobbiamo tener conto degli eventuali scarti, pertanto il numero di pezzi che dovremo tener conto sarà incrementato del %. N effettivo = N teorico + %N teorico = = 510 pezzi Ricaviamo quindi il numero di pezzi che possiamo ricavare da ogni singola barra:

7 Pertanto dovremo acquistare: L analisi dell intero tema presuppone che si abbiano ben precise le cognizioni di logistica. Spesso e volentieri tale problema è di difficile soluzione e spesso e volentieri si ricorre a molti sistemi di natura quantitativa e qualitativa. Il layout ottimale deve soddisfare le esigenze tecnico-economiche complessive dell azienda. Gli obiettivi principali di un layout ottimale sono: la semplificazione del processo produttivo; la riduzione al minimo dei costi del trasporto dei materiali; la riduzione al minimo delle scorte di produzione e dei materiali immagazzinati; l utilizzazione dello spazio disponibile nel modo più efficace; l offerta di un ambiente di lavoro soddisfacente ai dipendenti; la possibilità di evitare investimenti di capitale non necessari; l utilizzazione efficace della manodopera. È evidente che nel nostro caso, data l esiguità del lotto la scelta del layout per prodotto sia ovviamente da scartare, in favore di una maggior flessibilità del sistema produttivo.

8 Quesito n.4 Si fa riferimento al ciclo dell'albero di trasmissione. Per quanto riguarda il trattamento termico si ipotizza che in 360 minuti si riescano a trattare 50 pezzi alla volta. Per quanto riguarda il collaudo si ipotizza che in 30 minuti sono controllabili 50 pezzi. Turni da 16 ore/giorno, trascurando le pause. Si calcola ora il numero dei pezzi lavorati da ogni singola macchina al giorno: Tornio n pezzi giorno Fresatrice n 64 pezzi 10 5 giorno Rettificatrice n pezzi 0 5 giorno Lavorazioni Tempi macchina minuti x pezzo Tempi passivi standard minuti x pezzo Tempi totali ore/giorni N macchine N addetti TORNITURA giorni 1 1 FRESATURA giorni 1 1 TRATTAMENTO TERMICO 360 minuti 1 giorno 1 1 RETTIFICA giorni 1 1 COLLAUDO 30 minuti 1 giorno 1 A titolo esemplificativo si riporta un possibile diagramma di Gantt definito al giorno lavorativo e non alla singola ora. Ovviamente non si è analizzato l aspetto del percorso critico che avrebbe massimizzato la produttività delle singole macchine. Si è ricorsi ad un sotto-lotto di 50 pezzi tra tornio e fresatrice per velocizzare i tempi di produzione.

9 Prof. Alberto Ariotti ITIS G. Natta di Sestri Levante (GE) Prof. Alessandro Bacigalupo IPSIA A. Meucci di Genova

10 , ,10 0 1, , x h6-0 0,016 37,50,15 56 Gola di scarico F1.6x0.3 UNI h6-0 0,016 Cava per linguetta UNI 6604-B 10 x 8 x 70 Cava per linguetta UNI 6604-A 16 x 10 x 160 SE NON SPECIFICATO: QUOTE IN MILLIMETRI FINITURA SUPERFICIE: TOLLERANZE: LINEARE: ANGOLARE: FINITURA: 3. SBAVATURA E INTERRUZIONE DEI BORDI NETTI NON SCALARE IL DISEGNO REVISIONE DISEGNATO VERIFICATO APPROVATO NOME FIRMA DATA TITOLO: Albero FATTO QUALITA' MATERIALE: C 40 N. DISEGNO A3 PESO: Kg SCALA:1: FOGLIO 1 DI 1

11 Ariotti Bacigalupo Foglio1 N Cartellino di lavorazione di un albero Operazione Macchina Utensile Materiale C 40 Rm 700 MPa Stato normalizzato Grezzo barra 60 x 6000 Quantità 500 Utensili e strumenti di misura Tornio Ut. SESCR 1616H Punta da centri R UNI Attestatura e centratura Tornio Ut. SESCR 1616H Ut. PSSNR 1616 H Calibro 1/ Sgrossatura 56.5 x Sgrossatura 41 x Finitura 56 x Semifinitura 40.4 x Tornio Ut. SESCR 1616H Ut. PSSNR 1616 H Calibro 1/ Giro il pezzo 30. Attestatura e centratura 30.3 Sgrossatura 41 x Sgrossatura 36 x Semifinitura 40.4 x Finitura 35 x 100

12 Ariotti Bacigalupo Foglio Cartellino di lavorazione di un albero Materiale C 40 Rm 700 MPa Stato normalizzato Grezzo barra 60 x 6000 Quantità Tornio Ut. Per anelli elastici Ut per gole di scarico Calibro 1/ Esecuzione cave alloggiamento anelli elastici 37.5 x x Esecuzione gole di scarico F 1.6 x Esecuzione smussi x Controllo dimensionale Micrometro 60 Fresa a candela Coromill plura 16 Sandvik Fresa a disco CoroMill b =10mm 60.1 Montaggio sulla fresa 60. Esecuzione cava linguetta tipo A 60.3 Esecuzione cava linguetta tipo B 70 Trattamento Termico di Bonifica 80 Rettifica per esterni Mola L4 00 x 5 x 17A0 Zone rettificate 80.1 Montaggio sulla rettificatrice 80. Rettifica 40 x Esecuzione spallamento 90 Collaudo dimensionale Micrometro