CLASSE: 5 Dm MECCANICA DISCIPLINA: MECCANICA APPLICATA MACCHINE A FLUIDO DOCENTI: VALERIO MARINI SILVESTRO ILISCO LIBRI DI TESTO E SUSSIDI DIDATTICI: ANNO SCOLASTICO 2014 2015 P. MIRAGLINO, CORSO DI MECCANICA RESISTENZA DEI MATERIALI-MECCANICA APPLICATA ALLE MACCHINE (Parte prima), VOL. 2, Zanichelli Editore BO, 2005 P. MIRAGLINO, CORSO DI MECCANICA RESISTENZA DEI MATERIALI-MECCANICA APPLICATA ALLE MACCHINE (Parte seconda), VOL. 3, Zanichelli Editore BO, 2005 G. ANZALONE, P. BASSIGNANA, G. BRAFA MUSICORO, MECCANICA, MACCHINE ED ENERGIA, Articolazione MECCANICA E MECCATRONICA (Edizione blu), Vol. 2, Editore U. Hoepli MI, 2012 G. ANZALONE, P. BASSIGNANA, G. BRAFA MUSICORO, MECCANICA, MACCHINE ED ENERGIA, Articolazione MECCANICA E MECCATRONICA (Edizione blu), Vol. 3, Editore U. Hoepli MI, 2012 E. BOMBARDIERI, MECCANICA APPLICATA, Vol. 1, Cappelli Editore BO, 2000 (Per la parte di programma relativa ai Richiami di Meccanica) E. BOMBARDIERI, MECCANICA APPLICATA, Vol. 2, Cappelli Editore BO, 2000 (Per la parte di programma relativa ai Richiami di Meccanica) E. BOMBARDIERI, MECCANICA APPLICATA, Vol. 3, Cappelli Editore BO, 2000 (Ad integrazione del testo di P. Miraglino, Vol. 3) L. CALIGARIS, S. FAVA, C. TOMASELLO (a cura), MANUALE DI MECCANICA, Editore U. Hoepli MI, 2006 RICHIAMI ARGOMENTI SVOLTI MECCANICA DINAMICA DEL PUNTO LE LEGGI FONDAMENTALI DELLA DINAMICA. PRINCIPIO DI D ALEMBERT. FORZA CENTRIPETA E FORZA CENTRIFUGA. TEOREMA DELLA QUANTITA DI MOTO. LAVORO ED ENERGIA: Lavoro sviluppato da una forza, Energia Potenziale (Elastica, di Pressione), Energia Cinetica e Teorema delle forze vive, Principio di conservazione dell energia. POTENZA SVILUPPATA DA UNA FORZA: Potenza media e istantanea. DINAMICA DEI CORPI RIGIDI E DEI SISTEMI DI PUNTI ISOLATI SECONDA LEGGE DELLA DINAMICA APPLICATA AI CORPI RIGIDI IN ROTAZIONE: Momenti d inerzia assiali di massa dei corpi rigidi, Teorema del Momento della Quantità di moto. LAVORO ED ENERGIA: Lavoro nel moto di rotazione, Energia cinetica dei corpi in rotazione. POTENZA NEL MOTO DI ROTAZIONE. RESISTENZE PASSIVE
GENERALITA. RESISTENZA DI ATTRITO RADENTE: Influenza dell attrito radente sulle condizioni di equilibrio dinamico di un corpo poggiato su un piano inclinato. RESISTENZA DI ATTRITO VOLVENTE: Moto di un rullo su un piano orizzontale (Moto dei veicoli). FORZA DI ADERENZA. ATTRITO NEGLI ORGANI DELLE MACCHINE. RESISTENZA DEL MEZZO: Cenni. RESISTENZA DEI MATERIALI GENERALITA. DEFINIZIONI E CONCETTI DI SOLLECITAZIONE DEFORMAZIONE- TENSIONE. SOLLECITAZIONI SEMPLICI SOLLECITAZIONE DI TRAZIONE: Generalità, Calcoli di verifica, Calcolo di progetto, La deformazione, Le deformazioni secondarie. SOLLECITAZIONE DI COMPRESSIONE. EFFETTI DELLA TEMPERATURA. RECIPIENTI CILINDRICI SOGGETTI A PRESSIONE INTERNA: Cenni. STRUTTURE RETICOLARI SEMPLICI PUNTONI E TIRANTI. SOLIDI DI UNIFORME RESISTENZA A SFORZO ASSIALE. SOLLECITAZIONE DI FLESSIONE: Generalità, Flessione retta, Influenza di I n e di W f sul comportamento della trave sotto carico, Flessione deviata, Le deformazioni relative alla flessione, Solidi di uniforme resistenza a flessione. SOLLECITAZIONE DI TORSIONE: Generalità, Travi a sezione circolare soggette a torsione, Calcoli relativi alla sollecitazione di torsione delle sezioni circolari, Travi a sezione non circolare soggette a torsione (Trave a sezione rettangolare). SOLLECITAZIONE DI TAGLIO: Generalità, Distribuzione delle tensioni tangenziali dovute al taglio, Calcoli relativi alla sollecitazione di taglio. SOLLECITAZIONI COMPOSTE CRITERI PRINCIPALI DI RESISTENZA: Criterio degli effetti sovrapposti, Criterio di Henky-Huber-Von-Mises, Criterio di Beltrami, Criterio di Guest-Tresca. SFORZO ASSIALE E FLESSIONE: Trave a sezione rettangolare, Trave a sezione circolare piena e cava. SFORZO ASSIALE E TORSIONE: Trave a sezione circolare piena e cava. FLESSIONE E TORSIONE (FLESSOTORSIONE): Travi a sezione circolare piena e cava, Considerazioni sugli alberi molto corti (Perni). FLESSIONE E TAGLIO: Travi a sezione rettangolare, circolari piene e cave, profilati tipo HE o IPE. TRAVI INFLESSE - RICERCA DELLE CARATTERISTICHE DI SOLLECITAZIONE CON METODO ANALITICO (NEL PIANO): Convenzioni di segno. TRACCIAMENTO DEI DIAGRAMMI. TRAVI CARICATE DI PUNTA GENERALITA. L INFLESSIONE E IL RAPPORTO DI SNELLEZZA: Parametri che influenzano l insorgere dell inflessione laterale. PROCEDURE DI CALCOLO: Formula di Eulero e sua applicabilità, Formula di Rankine, Metodo omega. PROGETTAZIONE DELLE TRAVI CARICATE DI PUNTA: Procedimento analitico e considerazioni meccaniche, Il caso delle bielle. MECCANICA APPLICATA ALLE MACCHINE COPPIE CINEMATICHE MECCANISMI GENERALITA : Macchine motrici e operatrici, Movimenti della macchina e delle sue parti (Cinematica), Accoppiamenti cinematici (Coppia cinematica), Meccanismi (Catena cinematica), Dinamica delle macchine, Vibrazioni meccaniche (Velocità critiche), Organi delle macchine. COPPIE CINEMATICHE: Coppia prismatica, Coppia rotoidale (Perno-Cuscinetto), Coppia elicoidale (Vite-Madrevite), Coppie cinematiche inferiori e superiori. MOTO DI UN CORPO RIGIDO. CENTRO DI ISTANTANEA ROTAZIONE E CURVE CICLICHE: Cenni. LAVORO, POTENZA, RENDIMENTO FORZE AGENTI SULLE MACCHINE: Forze interne e esterne, Forze d inerzia. LAVORO MOTORE, LAVORO RESISTENTE, UTILE E PASSIVO: Rendimento meccanico. BILANCIO ENERGETICO, RENDIMENTO E PERDITA DI RENDIMENTO (dissipazione di energia): Rendimento di macchine composte, Rapporto di trasmissione (Meccanismo riduttore, moltiplicatore, trasmissione inalterata). TRIBOLOGIA E LUBRIFICAZIONE GENERALITA : Viscosità dei lubrificanti (Coefficiente di viscosità dinamica e cinematica del fluido, Attrito fluido, Potere lubrificante di oli e grassi, Proprietà fisiche fondamentali dei lubrificanti). LUBRIFICAZIONE: Classificazione dei lubrificanti, Tipi di lubrificazione (Limite, Mediata, Idrodinamica naturale, Idrostatica forzata, Combinata, Andamento del coefficiente di attrito radente in funzione della velocità, Oli miscelati con additivi di untuosità o E.P.). TRASMISSIONE DEL MOTO ROTATORIO GENERALITA SULLA TRASMISSIONE DEL MOTO.
CINGHIE GENERALITA. TRASMISSIONE CON CINGHIE: Considerazioni di carattere meccanico sulle tensioni nei due rami di cinghia durante il movimento, Tensione aggiuntiva dovuta alla forza centrifuga, Tensione supplementare di flessione (Trattazione semplificata considerando una tensione fittizia di trazione equivalente a quella reale di flessione tale che induca nella sezione resistente della cinghia gli stessi sforzi), Considerazioni sui fenomeni di fatica e limitazione delle tensioni, Confronti cinghie piatte-cinghie trapezoidali, Schema di calcolo di una trasmissione a cinghie piatte, Schema di calcolo di una trasmissione a cinghie trapezoidali. Trasmissione con cinghie piane (rapporto di trasmissione). Trasmissioni con cinghie trapezoidali. Particolarità costruttive delle pulegge. RUOTE DI FRIZIONE CILINDRICHE GENERALITA : Accoppiamento di due ruote di frizione cilindriche, Funzionamento senza slittamenti di una coppia di ruote di frizione, Calcolo della forza premente, Considerazioni pratiche in merito alla limitazione del rapporto di trasmissione, Coppie di ruote riduttrici e moltiplicatrici, Materiali delle ruote e materiali di ricoprimento delle stesse. RUOTE DI FRIZIONE TIPO MINOTTO. IL SISTEMA STEVENS. DIMENSIONAMENTO DELLE RUOTE DI FRIZIONE CILINDRICHE: Metodologia operativa e considerazioni pratiche. RUOTE DI FRIZIONE CONICHE GENERALITA : Accoppiamento di due ruote di frizione coniche, Funzionamento senza slittamenti di una coppia di ruote di frizione, Considerazione sul rapporto di trasmissione, Confronto ruote di frizione cilindriche-coniche. DIMENSIONAMENTO DI UNA COPPIA DI RUOTE DI FRIZIONE CONICHE: Metodologia operativa e considerazioni pratiche. DISCO DI FRIZIONE GENERALITA : Funzionamento come variatore di velocità. RUOTE DENTATE CILINDRICHE A DENTI CILINDRICI GENERALITA : Definizioni, Elementi geometrici fondamentali, Profili coniugati, Rapporto di trasmissione, Considerazioni sulla velocità di trascinamento, Il profilo ad evolvente di cerchio, Generazione del profilo cicloidale di un dente, Accoppiamento di due denti con profilo cicloidale. CARATTERISTICHE COSTRUTTIVE DELLE RUOTE DENTATE CILINDRICHE A DENTI DIRITTI: Arco d azione o di condotta (Arco di accesso e arco di recesso), Condizione grazie alla quale è garantita la continuità della trasmissione del moto. FORZE AGENTI SULLE RUOTE: Rappresentazione schematica, Spinte esercitate tra i profili ad evolvente di cerchio di due denti a contatto. IL MODULO- DIMENSIONAMENTO MODULARE DELLE RUOTE DENTATE CILINDRICHE A DENTI DIRITTI: Moduli unificati, Metodologia di proporzionamento. INGRANAGGI RIDUTTORI E MOLTIPLICATORI. REALIZZAZIONE DELLE RUOTE DENTATE CILINDRICHE A DENTI DIRITTI: Modifiche che vengono più frequentemente apportate al profilo dei denti (Riduzione dello spessore dei denti, Arrotondamento alla base del dente, Correzione della dentatura). NUMERO MINIMO DI DENTI: Fenomeno dell interferenza, Relazione numero denti-angolo di spinta. RENDIMENTO DEGLI INGRANAGGI CILINDRICI A DENTI DIRITTI: Valori dei coefficienti di attrito per denti ottenuti con un buon grado di finitura e ben lubrificati. PROGETTAZIONE DEGLI INGRANAGGI CILINDRICI: Effetto delle sollecitazioni statiche secondo Reuleaux, Effetto della rottura a fatica alla base dei denti, Effetto del danneggiamento per usura sui fianchi dei denti, Il fenomeno del grippaggio locale causato dalla rottura della pellicola d olio lubrificante che riveste le superfici a contatto dei denti (a-eccessivo calore per attrito e conseguente brusco innalzamento locale della temperatura dell olio temperature-flash e relativa diminuzione della sua viscosità e della sua resistenza meccanica, b- contatto eccessivamente brusco tra spigolo vivo della testa del dente e il fianco del dente coniugato). PROGETTAZIONE DEGLI INGRANAGGI CILINDRICI A DENTI DIRITTI: Calcolo di resistenza a flessione secondo ipotesi di Lewis, Verifica a pressione specifica (o verifica a usura) secondo gli studi di Hertz sull elasticità dei materiali. RUOTE DENTATE CILINDRICHE A DENTI ELICOIDALI GENERALITA : Eliche direttrici, Angolo d elica, Passo frontale o circonferenziale, Passo normale, Modulo frontale, Modulo normale, Angoli d elica uguali (Moto tra assi paralleli), Angoli d elica diversi (Moto tra assi sghembi). CARATTERISTICHE DELLE RUOTE DENTATE CILINDRICHE A DENTATURA ELICOIDALE: Ingranamento progressivo, Arco di ricoprimento o salto della dentatura, Condizione di continuità del moto.
DIMENSIONAMENTO MODULARE DELLE RUOTE DENTATE CILINDRICHE A DENTI ELICOIDALI: Metodologia di proporzionamento. FORZE AGENTI SULLE RUOTE: Rappresentazione schematica delle forze trasmesse tra le ruote, Rappresentazione schematica delle componenti assiale, radiale e tangenziale della forza trasmessa da un dente al proprio coniugato, Tipi di dentature bi-elicoidali a lisca di pesce e tipo Citroen. PROGETTAZIONE DEGLI INGRANAGGI CILINDRICI: Effetto delle sollecitazioni statiche secondo Reuleaux, Effetto della rottura a fatica alla base dei denti, Effetto del danneggiamento per usura sui fianchi dei denti, Il fenomeno del grippaggio locale causato dalla rottura della pellicola d olio lubrificante che riveste le superfici a contatto dei denti (a-eccessivo calore per attrito e conseguente brusco innalzamento locale della temperatura dell olio temperature-flash e relativa diminuzione della sua viscosità e della sua resistenza meccanica, b- contatto eccessivamente brusco tra spigolo vivo della testa del dente e il fianco del dente coniugato). PROGETTAZIONE DEGLI INGRANAGGI CILINDRICI A DENTI ELICOIDALI: Calcolo di resistenza a flessione secondo ipotesi di Lewis, Verifica a pressione specifica (o verifica a usura) secondo gli studi di Hertz sull elasticità dei materiali. RUOTE DENTATE CONICHE GENERALITA : Variabilità delle dimensioni dei denti, Angoli di semiapertura dei coni primitivi, Profilo dei fianchi dei denti a evolvente sferica. DIMENSIONAMENTO MODULARE DELLE RUOTE DENTATE CONICHE: Confronti con le ruote dentate cilindriche. NUMERO MINIMO DI DENTI: Considerazioni meccaniche. FORZE AGENTI SULLE RUOTE DENTATE CONICHE: Rappresentazione schematica delle forze. RENDIMENTO DEGLI INGRANAGGI CONICI. CALCOLO DEL MODULO DEGLI INGRANAGGI CONICI: Verifica ad usura. ACCOPPIAMENTI DENTATI PARTICOLARI GENERALITA : Definizioni. TRASMISSIONE MEDIANTE RUOTA DENTATA E CREMAGLIERA (MECCANISMO ROCCHETTO-CREMAGLIERA ): Forme dei denti, Numero minimo dei denti della ruota, Elementi fondamentali di progettazione, Rendimento dell accoppiamento. TRASMISSIONE TRA ASSI SGHEMBI MEDIANTE INGRANAGGI CILINDRICI A DENTI ELICOIDALI: Considerazioni meccaniche, Elementi fondamentali di progettazione, Campi applicativi. TRASMISSIONE TRA ASSI SGHEMBI MEDIANTE UN INGRANAGGIO A VITE (ACCOPPIAMENTO VITE SENZA FINE- RUOTA ELICOIDALE): Rappresentazione schematica di un ingranaggio a vite, Elementi geometrici, Numero filetti della vite e rapporti di riduzione, Forma dei filetti, Rendimento dell ingranaggio a vite. FORZE AGENTI IN UN INGRANAGGIO A VITE: Rappresentazione schematica delle componenti della forza che i denti della vite trasmettono a quelli della ruota durante l ingranamento. DIMENSIONAMENTO DI UN INGRANAGGIO A VITE. VERIFICA (A FLESSOTORSIONE) DEL NUCLEO DELLA VITE (trave di sezione circolare appoggiata agli estremi). ROTISMI (TRENI DI INGRANAGGI) GENERALITA : Definizioni. ROTISMI ORDINARI: Considerazioni sull architettura dei rotismi ordinari, Sensi dei movimenti rotatori delle ruote componenti il rotismo, Albero d ingresso (motore) e albero d uscita, Rapporti di trasmissione, Ruota oziosa. ROTISMI EPICICLOIDALI: Rappresentazione schematica, Ruote planetarie, Ruote satelliti, Braccio portatreno rotante, Rapporto di trasmissione e formula di Willis. ROTISMI EPICICLOIDALI RIDUTTORI: Rappresentazione schematica, Rapporto di trasmissione. ROTISMI EPICICLOIDALI COMBINATORI E LORO IMPIEGO: Il differenziale per autoveicoli (rappresentazione schematica, Funzionamento, Rapporto di trasmissione). ORGANI DI COLLEGAMENTO COLLEGAMENTI MEDIANTE VITI: Generalità, Le viti di collegamento, Viti di collegamento con filettatura Metrica ISO, Acciai per bulloneria, Tipologia dei collegamenti effettuati mediante viti. Calcoli di verifica: unioni a trazione, unioni ad attrito, unioni a taglio, Calcolo dell altezza di avvitamento. COLLEGAMENTI MEDIANTE CHIODI: Verifica della chiodatura a caldo, Le chiodature a freddo, Verifica delle lamiere. COLLEGAMENTI MEDIANTE CHIAVETTE E LINGUETTE: Generalità, Le chiavette, Le linguette, La linguetta a disco, Gli alberi profilati o scanalati. MOLLE GENERALITA. I MATERIALI PER MOLLE. LE MOLLE DI FLESSIONE: Molla a lamina rettangolare, Molla a lamina triangolare o trapezia, Molla a balestra (cenni). LE MOLLE DI TORSIONE: la barra di torsione. LE MOLLE ELICOIDALI:
Dimensionamento di una molla elicoidale. ALTRI TIPI DI MOLLE DI TORSIONE (cenni): a elica conica a bovolo, elicoidali composte, a tazza, a spirale. LA REGOLAZIONE DEL MOTO ROTATORIO GENERALITA. LE CURVE CARATTERISTICHE DI COPPIA (ad andamento decrescente e crescente). REGOLATORI TACHIMETRICI (cenni). L UNIFORMAZIONE DEL MOTO ROTATORIO GENERALITA. LAVORO ECCEDENTE. I VOLANI: Dimensionamento (1- tramite il Lavoro eccedente: volano a disco pieno, volano a corona sottile e razze, volano con corona sviluppata radialmente. 2- tramite il coefficiente di fluttuazione). SOLLECITAZIONI CUI E SOGGETTA LA CORONA DI UN VOLANO A RAZZE: la sollecitazione di trazione. GIUNTI E INNESTI GENERALITA. I GIUNTI RIGIDI: giunto a manicotto, a gusci, a dischi, a flange. GIUNTI SEMIELASTICI E GIUNTI ELASTICI: Giunti semielastici, Giunti Articolati (Cardano, di Oldham). INNESTI: Innesti a denti, Innesti a frizione. FRIZIONE MONODISCO. FRIZIONE A DISCHI MULTIPLI. INNESTI A FRIZIONI A SUPERFICI CONICHE Frizioni Coniche : dimensionamento degli innesti a frizione. I PERNI GENERALITA. DIMENSIONAMENTO DEI PERNI: osservazioni preliminari, verifica di resistenza dei perni portanti d estremità, verifica alla pressione specifica dei perni portanti d estremità e intermedi, verifica allo smaltimento del calore generato per attrito dei perni portanti d estremità e intermedi. PERNI DI SPINTA: verifica alla pressione specifica dei perni di spinta d estremità, verifica al riscaldamento dei perni di spinta d estremità. I CUSCINETTI VOLVENTI: Richiami e relazioni di calcolo inerenti la loro scelta. TRASMISSIONI PARTICOLARI: I MANOVELLISMI GENERALITA. IL MECCANISMO BIELLA-MANOVELLA. ANALISI CINEMATICA DEL MECCANISMO BIELLA-MANOVELLA DIMENSIONAMENTO BIELLA E MANOVELLA Aspetti pratici RICHIAMI MACCHINE A FLUIDO LE TURBINE IDRAULICHE PRESTAZIONI DELLE TURBINE IDRAULICHE: Criteri di similitudine, Grandezze specifiche e caratteristiche, Numero caratteristico di giri (definizione e concetto), Le turbine e le rispettive fasce di valori del numero caratteristico di giri, Parzializzazioni della portata, Curve caratteristiche di parzializzazione. PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO DELLE TURBINE AD AZIONE PELTON, DELLE TURBINE A REAZIONE FRANCIS, DELLE TURBINE A ELICA. TRASFORMAZIONI DEI GAS PERFETTI E PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA I SISTEMI TERMODINAMICI. TRASFORMAZIONI TERMODINAMICHE: Le trasformazioni fondamentali dei gas ideali (Trasformazione ISOTERMA, Trasformazione ISOCORA, Trasformazione ISOBARA, Trasformazione ADIABATICA, Trasformazione POLITROPICA. Leggi dei gas (Prima legge di Gay- Lussac, Seconda legge di Gay-Lussac, L equazione di stato dei gas perfetti, La costante universale dei gas), Trasformazioni cicliche (Ciclo chiuso, aperto, invertibile, non invertibile). PRIMO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA: Considerazioni sugli scambi di energia eseguiti dai gas, Applicazioni del primo principio alle trasformazioni fondamentali. SECONDO PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA RENDIMENTO DI UN CICLO. ENTROPIA: Definizioni e concetto. ENTALPIA: Definizione e concetto. PRINCIPALI CICLI TERMICI IMPIEGATI NELLE MACCHINE A COMBUSTIONE INTERNA: Ciclo Otto- Beau de Rochas, Ciclo Diesel, Ciclo Sabathè, Ciclo Bryton-Joule. MOTORI ENDOTERMICI (con richiami)
MOTORI A COMBUSTIONE INTERNA PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO DEI MOTORI ENDOTERMICI: Gli scambi energetici nelle macchine termiche, le macchine termiche a combustione interna, Modello operativo dei motori endotermici. ARCHITETTURA DEL MOTORE ENDOTERMICO ALTERNATIVO: La meccanica dell organo mobile, La cinematica fondamentale del sistema biella-manovella, Gli organi principali del motore alternativo, Grandezze geometriche caratteristiche del motore alternativo. CLASSIFICAZIONE DEI MOTORI ENDOTERMICI ALTERNATIVI: Classificazione in base al tipo di combustibile, in base al ciclo operativo (Quattro tempi, Due tempi), in base allo svolgimento della combustione, in base al sistema di alimentazione del combustibile (Motori AS, Motori AC per alimentazione a iniezione), in base al sistema di alimentazione dell aria comburente, in base al tipo di combustibile, in base al tipo di raffreddamento, in base al sistema elettrico di accensione nei motori AS, in base alle modalità di iniezione nei motori AC, in base al tipo di impiego, in base alla disposizione dei cilindri, in base al regime di funzionamento. PRESTAZIONI DEI MOTORI. FATTORI CHE INFLUENZANO LE PRESTAZIONI: Fasature, Collettori e loro geometrie, Numero dei cilindri, Frazionamento, Velocità dello stantuffo e frequenza di rotazione, Alesaggio e corsa, Dimensionamento del cilindro, Potenza specifica. Palazzolo s/o, 31 Maggio 2015 Rappresentanti di classe Docente.