Le MACCHINE UTENSILI sono macchine che, usando una fonte di energia, compiono un lavoro, che consiste solitamente nell'asportazione di materiale. Per tramettere il moto dal punto in cui viene generato, di solito da un motore elettrico, al punto in cui viene utilizzato sono usati dei meccanismi, detti appunto di trasmissione del moto. Nel semplice caso in figura si vede un trapano a ingranaggi con scatola di protezione.
POSSIAMO INDIVIDUARE DUE GRUPPI DI MECCANISMI: 1) MECCANISMI CHE TRASMETTONO IL MOTO SENZA TRSFORMARLO; 2) MECCANISMI CHE TRASMETTONO E TRAFORMANO IL MOTO. NEL 1 GRUPPO TROVIAMO I MECCANISMI IN CUI IL MOTO ROTATORIO SI TRASMETTE RIMANENDO ROTATORIO. ESSI SONO: 1) Ruote di frizione; 2) Ruote collegate con cinghie;
3) Ruote dentate; 4) Trasmissione con catene; 5) Vite senza fine e ruota compagna.
NEL 2 GRUPPO TROVIAMO QUEI MECCANISMI CHE, OLTRE A TRASMETTERE IL MOTO, LO TRASFORMANO DA ROTATORIO A RETTILINEO O DA RETTILINEO A ROTATORIO APPARTENGONO AL 2 GRUPPO I MECCANISMI: 1) Vite e madrevite;
2) Rocchetto dentiera (ruota dentata e cremagliera): 3) Il sistema Pistone-Biella- Manovella
RAPPORTO DI TRASMISSIONE RUOTA CONDOTTA Detti: R m il raggio della ruota motrice; RUOTA MOTRICE M C R c il raggio della ruota condotta; V la velocità periferica; n m il numero di giri al minuto della ruota motrice; V = Velocità periferica n c il numero di giri al minuto della ruota condotta Allora, poiché la velocità periferica delle due ruote è uguale per le due ruote si ha: V = 2πn m R m = 2πn c R c (mm/min) da cui si ricava R m n c D m = R c n m D c = Che si chiama RAPPORTO DI TRASMISSIONE
RAPPORTO DI TRASMISSIONE RUOTA CONDOTTA Dalla precedente formula si ricava la seguente DEFINIZIONE: RUOTA MOTRICE M C Il RAPPORTO DI TRASMISSIONE è un numero che ci dice quanti giri compie la ruota condotta quando la ruota motrice fa un giro. V = Velocità periferica Esempi: Ruota motrice R = 40 mm Ruota condotta R = 80 mm allora, detto t il Rapporto di trasmissione è: t = 40/80 = 0,5 cioè la ruota condotta fa mezzo giro se quella motrice ne compie uno.
RAPPORTO DI TRASMISSIONE RUOTA CONDOTTA Se la ruota motrice compie 1000 giri/min e la ruota condotta 500 giri/min si ha: RUOTA MOTRICE M C t = 500/1000 = 0,5 V = Velocità periferica Come si può notare i diametri sono inversamente proporzionali al numero di giri, cioè la ruota più piccola compie un maggior numero di giri al minuto di quella più grande. Un Rapporto di trasmissione si dice RIDUTTORE se è minore di 1 ( t <1) si dice MOLTIPLICATORE se è maggiore di 1 (t >1) si dice IN PRESA DIRETTA se è uguale a 1 (t = 1)
RAPPORTO DI TRASMISSIONE: ROTISMI DEFINIZIONE: Si dice ROTISMO un insieme più di due ruote, opportunamente collegate, di cui una motrice. PER ESEMPIO E' UN ROTISMO QUELLO IN FIGURA. Un rotismo del genere non ha alcuna utilità pratica in quanto il Rapporto di Trasmissione dipende solo dal diametro della 1^ e dell'ultima ruota, qualunque sia il numero delle ruote intermedie, come è facile vedere. M Le ruote intermedie possono solo disperdere energia a causa dell'attrito. L'unica utilità che si ha nell'inserire una ruota in più è quella di invertire il senso di rotazione dell'ultima ruota. Così si ottiene la retromarcia negli autoveicoli.
RAPPORTO DI TRASMISSIONE: ROTISMI Un rotismo particolare si usa invece quando si vuole realizzare un rapporto di trasmissione molto grande o molto piccolo, per es. pari a 100 o ad 1/100. Un tale meccanismo si potrebbe realizzare con due ruote di diametro di 1 m e di 1 cm rispettivamente. In questo caso il rapp. di trasm. sarebbe t = 100/1 = 100 1 Ma si intuisce che costruire due ruote così diverse è poco agevole, sia tecnicamente sia praticamente, per il notevole ingombro. 4 Nella figura a sinistra vediamo un rotismo in cui la ruota 1 (motrice) muove la 2, che è coassiale e solidale con la 3, che a sua volta muove la 4. In questo caso il rapporto di trasmissione dalla ruota 1 alla 4 si ottiene moltiplicando tra loro il rapporto di trasmissione dalla 1 alla 2 per quello dalla 3 alla 4. Cioè: 2 3 T 1,4 = D 1 D 3 x D 2 D 4
RAPPORTO DI TRASMISSIONE: ROTISMI 1 2 4 3 E' facile capire che se il rapporto di trasmissione dalla ruota 1 alla 2 è ad es. 8, e così quella dalla 3 alla 4, allora sarà t = 8 x 8 = 64 Cioè con un ingombro di non più di 15 cm si riesce ad ottenere un rapporto di trasmissione assai elevato. Si possono mettere assieme anche tre coppie di ruote, moltiplicando ancora di più il numero di giri dell'ultima ruota.
RUOTE DENTATE: CARATTERISTICHE GEOMETRICHE
RUOTE DENTATE: CARATTERISTICHE GEOMETRICHE DEFINIZIONI: La Circonferenza primitiva è la circonferenza che due ruote dentate dovrebbero avere se anziché essere dentate fossero ruote di frizione con lo stesso rapporto di trasmissione delle ruote dentate. Il diametro della circonferenza primitiva si chiama Diametro primitivo. Si chiama Passo la distanza tra gli assi di due denti successivi misurata sulla circonferenza primitiva. I denti in una ruota dentata hanno il profilo ad Evolvente. L'evolvente di un cerchio è la traiettoria descritta da un punto fisso su una retta che rotola senza strisciare su una circonferenza. La stessa curva si può ottenere immaginando di svolgere un filo, mantenuto teso, avvolto su un cerchio, e seguendo la curva descritta dal suo estremo. Si chiama Modulo, e si indica con m, il rapporto tra il diametro primitivo e il numero di denti z. Cioè m = D p /z
RUOTE DENTATE Da quanto detto sopra si deduce la seguente relazione: C p = p z dove C p è la circonferenza primitiva, p il passo e z il numero di denti. Perché due ruote dentate possano essere accoppiate devono avere lo stesso Passo. La forma del profilo del dente non è casuale ma è dovuta al fatto che durante il funzionamento il dente deve rotolare (non strisciare) sopra l'altro dente. RAPPORTO DI TRASMISSIONE. Nelle ruote dentate il rapporto di trasmissione può essere facilmente calcolato dividendo il numero di denti della ruota motrice per il numero di denti della ruota condotta. Cioè: t = z m z c