Trasmissione della potenza

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Introduzione alla trasmissione della potenza.

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ITIS G. MARCONI BARI CORSO SERALE PROGETTO SIRIO

DISPENSA DI MECCANICA APPLICATA ALLE MACCHINE N 1 LA TRASMISSIONE DELLA POTENZA

Dispensa a cura del Prof. D. Piperis - ITIS G. Marconi - Bari

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Corso Serale Progetto Sirio

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Trasmissione della potenza 1. Definizione di macchina motrice:Si definisce macchina motrice (MM) un sistema meccanico che trasforma energia primaria (E. P.) in energia meccanica (E. M.) (che una forma di energia secondaria (E. S.)). Esempi: motori a combustione interna, motori oleodinamici, macchine a vapore, elettriche, a fluido, ecc.. Schema a blocchi generale di una macchina motrice:

ENERGIA PRIMARIA (E.P.)(es. ENERGIA CHIMICA)

MM

ENERGIA MECCANICA (E.M.)

Le macchine motrici si dividono in due tipologie:a) MACCHINE MOTRICI a regime assoluto in cui la macchina in grado di fornire allutilizzatore un Momento motore (Mm) costante. Esempio: turbina a vapore.

b) MACCHINA MOTRICI a regime periodico in cui il Momento motore (Mm) fornito non costante nel tempo e riprende ciclicamente gli stessi valori. Esempio: motore endotermico.

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2. Definizione di macchina operatrice:Si definisce macchina operatrice (MO), un sistema meccanico che trasforma energia meccanica in energia secondaria utilizzata (E. U.) per fare operazioni specifiche.Esempi: macchine utensili, agricole, tessili, di sollevamento e trasporto, confezionatrici, da ufficio, per la fabbricazione della carta, per la stampa, armi, veicoli, elettrodomestici, manipolatori, macchine per il movimento di terra, ecc..

Schema a blocchi generale di una macchina operatrice:

ENERGIA MECCANICA (E. M.)

= Lu / Lm =( Lm Lp)/ Lm = 1 Lp / LmENERGIA UTILIZZATA (E. U.)

Tra le macchine operatrici vanno incluse le macchine generatrici (MG) la cui funzione per inversa di quella dei motori, e quindi trasformano energia meccanica in energia di diversa forma.

MO

Esempi: pompe, compressori, dinamo, alternatori, ecc..

ENERGIA MECCANICA (E. M.)

MG

ENERGIA di diversa forma(ELETTRICA, POTENZIALE, ECC.)

3. Definizione di macchina trasmettitrice (o meccanismo):Si definisce macchina trasmettitrice (MT), un sistema costituito da elementi di macchine collegate fra loro (ruote, alberi, ecc.) in modo da trasmettere lenergia meccanica prodotta da una macchina motrice a una macchina operatrice, operando tuttavia una trasformazione sui fattori costituenti il lavoro, vale a dire forze e spostamenti.Dispensa a cura del Prof. D. Piperis - ITIS G. Marconi - Bari

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Esempi: ruote di frizione, ingranaggi, trasmissioni a cinghia o a catena, sistemi articolati, camme, giunti, innesti, ecc..

Schema a blocchi generale di una macchina trasmettitrice:

ENERGIA MECCANICA (E. M.)

MT

ENERGIA MECCANICA (E. M.)

4. Definizione di trasmissione meccanica:Si definisce trasmissione meccanica un insieme di macchine opportunamente collegate tra di loro con lo scopo di trasmettere la potenza da una o pi macchine motrici a una o pi macchine operatrici. Uno schema a blocchi di una trasmissione meccanica dato nella seguente figura:

E. P.

MMP

E. M.

MTP

E. M.

MO

E. U.

Energia persa per attrito (L ) P

L

L

Diamo le seguenti definizioni valide per tutte le macchine: 1) Si definisce lavoro motore (Lm) il lavoro erogato dalle forze motrici. 2) Si definisce lavoro resistente (Lr) il lavoro assorbito dalle forze resistenti interne ed esterne.Dispensa a cura del Prof. D. Piperis - ITIS G. Marconi - Bari

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L

P

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Lm M

MM

Lr = Lm M T

MT

Lr = Lm T O

MO

Lr O

3) Si definisce lavoro totale trasmesso (Lt) (o variazione di energia totale della macchina) la differenza tra lavoro motore (Lm) e lavoro resistente (Lr):

L pu assumere i valori seguenti: t

L =L L t m r

Lt = Lm LrNel moto traslatorio se Lm >Lr allora (il corpo accelera). Nel moto rotatorio se Lm >Lr allora corpo accelera). Le suddette variazioni di

0 >

Lt > 0 e lenergia si trasforma in variazione di energia cinetica di traslazione del corpo Lt >0 e lenergia si trasforma in variazione di energia cinetica di rotazione del corpo (il energia si calcolano con le relazioni seguenti:

EC = m(v2 v1)Massa

(moto di traslazione)

Lt =

Velocit di traslazione finale

Velocit di traslazione iniziale

EC = Jm(2 1)Momento dinerzia di massaDispensa a cura del Prof. D. Piperis - ITIS G. Marconi - Bari

(moto di rotazione)Velocit angolare iniziale

Velocit angolare finale

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A sua volta L dato dalla somma del Lavoro resistente utile (L ), cio lenergia utilizzata dalla macchina per vincere le forze r u resistenti esterne, e del Lavoro resistente passivo (L ) ovvero lenergia consumata per vincere gli attriti interni del meccanismo: P

Lr = Lu + LpSostituendo L nella formula di L si ha: r t

Lt = Lm Lu LpConsideriamo ora il caso in cui la macchina funziona a regime (vale a dire che i parametri di funzionamento della macchina sono costanti in ogni istante, oppure hanno una variazione ciclica nel tempo) in tal caso si ha che Lt=EC=0 e di conseguenza si ricava lequazione:

Lm Lu Lp=0da cui si ricava:

Lm = Lu + LpQuindi, in definitiva, il lavoro motore che una macchina motrice deve fornire a regime uguale, istante per istante, alla somma del lavoro resistente utile e passivo: Per poter valutare il grado di trasformazione di L in L (e quindi il lavoro perso a causa delle resistenze interne alla macchina non m u trasformato in lavoro utile) si introduce il concetto di rendimento della macchina:

= Lu / Lm =( Lm Lp)/ Lm = 1 Lp / LmNelle condizioni di funzionamento reali, L sempre diverso da zero (L 0) quindi Il rendimento sempre minore dellunit: p p

< O M1

Se il funzionamento ideale, lecito porre L =0 e in tal caso essendo: pDispensa a cura del Prof. D. Piperis - ITIS G. Marconi - Bari

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Lm= Lu

=1

(funzionamento ideale)

Definiamo adesso un parametro importante per la trasmissione del moto cio il rapporto di trasmissione. Consideriamo perci solamente la macchina trasmettitrice e rappresentiamo i momenti motore (M ) e resistente (M ) e le velocit m r angolari dentrata ( ) e duscita ( ): e u

1 caso

Mr

u

2 caso

MTAlbero motore

Mm

e

uAlbero condotto

Mr

Allalbero dentrata applicato M

m

che obbliga lalbero a ruotare concordemente al suo stesso verso di rotazione.

Allalbero duscita applicato Mr che, al contrario di Mm, ha sempre verso opposto a u perch deve opporsi al moto dellalbero. Si definisce rapporto di trasmissione (i) il rapporto tra la velocit angolare dentrata (e) e la velocit angolare di uscita (u):

i = e/u

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Il rapporto di trasmissione pu assumere i seguenti valori:

>

1

che il meccanismo riduttore

i

=1

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