Sistemi Meccanici: Pignone, Cremagliera, Viti e Sistemi di Frenata

Pignone e cremagliera

Il pignone e cremagliera è un ingranaggio composto da una ruota dentata (pignone) che ingrana con una barra dentata il cui raggio è infinito (cremagliera). I denti presentano solitamente una geometria trapezoidale.

Il funzionamento di questo sistema è reversibile. A seconda di quale elemento sia motrice e di come siano fissati, si distinguono tre configurazioni:

• La cremagliera è fissa e il pignone si muove: È il sistema utilizzato nei verricelli per spostare carrelli in senso longitudinale manualmente.
• La cremagliera è mobile e il pignone è fisso: Il pignone ruota su se stesso. In passato era comune nei calcolatori meccanici, ma oggi ha applicazioni limitate.
• Il pignone ruota senza traslazione e la cremagliera si sposta: È la configurazione più diffusa, utilizzata in trapani a colonna, sistemi di movimentazione veicoli e porte da garage automatiche.

Sistema vite-dado

L'applicazione più comune prevede la rotazione della vite per indurre il movimento longitudinale del dado. Dal punto di vista della trasformazione del moto, le viti e i dadi vengono impiegati principalmente per due scopi:

• Spostamento di carichi: Come nei cric a vite.
• Bloccaggio di oggetti: Utilizzati per mantenere in posizione componenti meccanici.

Concetto di base: Se si avvolge un piano inclinato attorno a un cilindro, si ottiene una rampa elicoidale. Se si modella un triangolo su un'elica molto lunga, si ottiene il profilo di una vite.

Elementi di dissipazione di energia

Questi componenti hanno il compito di ridurre o interrompere il movimento di elementi meccanici, trasformando l'energia cinetica in energia termica tramite l'attrito (freno).

Tipologie di freni

• Meccanici:
  • A ceppi (o scarpa): Sfruttano l'attrito sulla periferia di un disco o di un tamburo. La parte a contatto è rivestita di materiale ad alto coefficiente d'attrito.
  • A disco: Costituiti da un disco solidale all'asse di rotazione e due pastiglie che, premendo su entrambi i lati, riducono il movimento.
• Elettromagnetici: Composti da un disco in alluminio o rame che ruota tra due poli fissi. Quando la corrente attraversa la bobina, si generano correnti parassite che frenano la rotazione del disco.

Frizioni

La frizione è un organo meccanico responsabile della trasmissione del moto tra due alberi allineati. Uno riceve il moto dal motore, mentre l'altro è accoppiato all'albero di uscita.

Tipologie di frizioni

• A denti: Entrambi gli alberi presentano denti frontali su un disco; l'innesto avviene tramite lo scorrimento assiale di uno dei due.
• A frizione (attrito):
  • A disco: Due dischi con superfici lisce ad alto coefficiente d'attrito che, a contatto, sincronizzano la velocità degli alberi.
  • Coniche: Costituite da due parti coniche (maschio e femmina) che si accoppiano tramite una forza assiale.
  • Idrauliche: L'elemento di trasmissione è un fluido. Composte da due turbine in un contenitore sigillato: la rotazione dell'albero di ingresso spinge il liquido, trasmettendo l'impulso alla seconda turbina.