Fondamenti di Meccanica: Funzionamento di Macchine e Sistemi di Trasmissione
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Macchine e Meccanismi
Una macchina è un dispositivo in grado di ridurre lo sforzo necessario per eseguire un lavoro. I meccanismi sono gruppi di elementi meccanici, ognuno dei quali esegue un compito specifico sulla macchina.
Classificazione delle Macchine
- Macchina semplice: possiede un punto di appoggio.
- Macchine composte: sono composte da due o più macchine fondamentali.
Legge delle Macchine Semplici
In una macchina semplice, il lavoro compiuto dalle forze motrici (o di guida) è uguale al lavoro compiuto dalla forza resistente.
La Leva
La leva è una macchina semplice costituita da una barra rigida che può ruotare attorno a un punto di appoggio (fulcro).
- Potenza: la forza che viene applicata.
- Resistenza: il peso che si desidera spostare o contrastare.
- Braccio di potenza: la distanza tra il fulcro e il punto di applicazione della potenza.
- Braccio di resistenza: la distanza tra il fulcro e il punto di applicazione della resistenza.
La legge della leva stabilisce che il prodotto della potenza per il braccio di potenza è uguale al prodotto della resistenza per il braccio di resistenza.
Tipi di Leva
- Primo genere: il fulcro si trova tra la potenza e la resistenza.
- Secondo genere: la resistenza si trova tra il fulcro e la potenza.
- Terzo genere: la potenza si trova tra la resistenza e il fulcro.
Le leve multiple sono formate da diversi meccanismi a lame o da diverse leve dello stesso genere.
Il Piano Inclinato e la Vite
Piano Inclinato
Il piano inclinato (o cuneo) è una macchina semplice costituita da una superficie piana che forma un angolo con l'orizzontale. Il prodotto della potenza per la lunghezza della pendenza è uguale al prodotto della resistenza per l'altezza del piano.
La Vite
La vite è una macchina semplice composta da un piano inclinato avvolto in modo uniforme e costante su una superficie cilindrica. Se la filettatura si trova sulla superficie interna di un cilindro, viene chiamata dado.
Nel sistema vite-madrevite:
- La spirale è chiamata filetto.
- Le parti superiore e inferiore sono chiamate cresta e fondo.
- Le superfici laterali sono i fianchi.
- La distanza tra due fondi consecutivi è il passo della filettatura.
Il profilo del filetto può essere triangolare, quadrato, trapezoidale, a dente di sega o rotondo. Il senso di rotazione può essere orario o antiorario. Una vite può avere uno o più filetti (principi) attorno al nucleo per ottenere un avanzamento più rapido.
Pulegge e Sistemi di Sollevamento
La Puleggia
La puleggia è una macchina semplice costituita da una ruota che gira attorno a un asse, azionata da una corda o una cinghia. Viene utilizzata per trasmettere forza o movimento e può essere fissa o mobile.
Il Paranco
Il paranco è un dispositivo composto da due o più pulegge, una fissata a un supporto e l'altra mobile. La potenza è la forza applicata all'estremità, mentre la resistenza è il peso appeso alla puleggia mobile.
L'Argano (o Tornio)
L'argano è una macchina semplice costituita da un cilindro, il cui asse è posto su due supporti, che ruota grazie a una manovella collegata all'albero (P · L = R · r). Il prodotto della forza motrice per la lunghezza della manovella è uguale al prodotto del peso da sollevare per il raggio del cilindro.
Sistemi di Trasmissione del Moto
I sistemi di trasmissione hanno lo scopo di assicurare che il movimento e la potenza del motore raggiungano gli elementi di una macchina.
Ruote di Frizione
La trasmissione del moto avviene per contatto tra una ruota motrice e una ruota condotta, grazie alla forza prodotta dall'attrito tra di esse.
Pulegge e Cinghie
Le pulegge condotte sono controllate da due alberi posti a distanza e collegati da una cinghia, in modo che la rotazione di una puleggia trascini l'altra. Esiste anche il meccanismo a pulegge fisse, dove un gruppo di pulegge di diametro diverso è montato su un albero di fronte a un altro gruppo identico su un asse parallelo.
Trasmissione a Catena
Avviene tramite una coppia di ruote dentate collegate da una catena che si inserisce nei denti della ruota. Esistono due tipi principali di catena:
- A rulli: formata da anelli di lamiera d'acciaio uniti da perni rotanti.
- Articolata: composta da maglie che si inseriscono nei denti della ruota per un funzionamento regolare e silenzioso.
Ingranaggi
Un ingranaggio è un insieme di due ruote dentate i cui denti si incastrano per trasmettere il moto. La ruota di diametro maggiore è chiamata corona e quella minore pignone. Possono essere:
- Interni: i denti sono collocati all'interno di un cilindro.
- Esterni: i denti sono situati all'esterno del cilindro.
Trasmissione Semplice e Composta
Nella trasmissione semplice, il movimento è trasmesso direttamente tra due assi. Nella trasmissione composta, operano più di due alberi o assi.
Catena Cinematica e Meccanismi
La catena cinematica è un insieme di elementi che trasmettono energia e movimento dal motore ai punti in cui sono necessari. I meccanismi sono, in sintesi, un insieme di elementi in grado di produrre o trasmettere movimento per realizzare una particolare funzione.