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Istituto Professionale Statale per lIndustria e lArtigianatoN. Chiarulli 70021 Acquaviva delle Fonti (BA) - Via Albert Einstein MANOVELLISMI STUDIO CINEMATICO.

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Presentazione sul tema: "Istituto Professionale Statale per lIndustria e lArtigianatoN. Chiarulli 70021 Acquaviva delle Fonti (BA) - Via Albert Einstein MANOVELLISMI STUDIO CINEMATICO."— Transcript della presentazione:

1 Istituto Professionale Statale per lIndustria e lArtigianatoN. Chiarulli 70021 Acquaviva delle Fonti (BA) - Via Albert Einstein MANOVELLISMI STUDIO CINEMATICO E DINAMICO Copyright Ing. Vito Mondelli – 2002-2003

2 Meccanismo di biella e manovella membri Le macchine sono costituite da organi meccanici collegati tra loro in modo da trasmettere, ed eventualmente modificare, lazione delle forze agenti. Due organi meccanici o membri, collegati fra loro costituiscono una coppia cinematica quando il loro moto relativo è unico e determinato. Un esempio di coppia cinematica sono due ruote dentate o perno e cuscinetto. coppie superiori e coppie inferiori inferiori Le coppie cinematiche si dividono in coppie superiori e coppie inferiori: sono coppie superiori quelle i cui elementi cinematici combaciano in corrispondenza di punti o linee, mentre sono inferiori quando il contatto è per tutta la loro superficie. Quelle inferiori sono: Le coppie cinematiche, le catene cinematiche ed i meccanismi 1)La coppia di prismi, in cui le superfici sono prismatiche ed il moto relativo (indicato dalle frecce) è di traslazione parallelamente agli spigoli. 2)La coppia albero-foro in cui le superfici a contatto sono cilindriche ed il moto relativo è di rotazione intorno allasse comune. 3)La coppia elicoidale, in cui le superfici a contatto sono elicoidi ed il moto è elicoidale intorno allasse (esempio vite-madrevite)

3 superiori Le coppie superiori sono anche dette non combacianti; ad esempio ruota ferroviaria-rotaia il cui contatto avviene solamente secondo una linea costituita da una generatrice della ruota. Il moto relativo avviene per effetto della forza peso che il veicolo esercita sulla ruota e che impedisce lo slittamento. catene cinematiche catena cinematicachiusa Le catene cinematiche sono una serie di organi meccanici concatenati secondo delle serie di coppie cinematiche. Il numero minimo di organi è tre; se lultimo organo forma coppia con il primo la catena cinematica si dice chiusa. meccanismo Se questa poi ha un organo tenuto fisso, si chiama meccanismo. Nel meccanismo, il movimento di uno qualsiasi degli organi provoca il movimento di tutti gli organi. Consideriamo ad esempio il meccanismo biella-manovella che risulta formato da biella avente la testa B che mediante cuscinetto si articola sul bottone di manovella. Il piede della biella C si articola sul perno del testacroce; al testacroce poi è collegato mediante lo stelo uno stantuffo che scorre dentro al cilindro K. allalbero motore La manovella ad un estremo è collegata alla biella, mentre allaltro estremo è collegata allalbero motore A che ruota nel cuscinetto di banco. Gli organi costituenti il meccanismo in esame sono quindi quattro e cioè: 1. La biella 2. La manovella 3. Il testacroce 4. Le guide del testacroce Le coppie cinematiche sono ancora quattro e sono: 1. Testa di biella-bottone di manovella (albero-foro) 2. Piede di biella- perno del testacroce (albero-foro) 3. Albero motore-cuscinetto di banco. In tal caso il meccanismo di biella e manovella consente di trasformare il moto rettilineo alterno del testacroce in moto circolare continuo sullalbero motore. Nulla vieta però di rendere reversibile il meccanismo.

4 Il meccanismo di biella e manovella In questo modo il meccanismo consentirà la trasformazione del moto circolare continuo dellalbero in moto rettilineo alternato del testacroce. Ne conseguono così due diverse destinazioni del meccanismo di biella e manovella; trova largo impiego nei motori a combustione interna a vapore nei quali occorre trasformare il moto rettilineo alterno dello stantuffo su cui agisce il fluido motore, in moto circolare continuo dellalbero. Il secondo tipo trova applicazione in numerose macchine operatrici fra cui le pompe, i compressori a stantuffo. Il moto della manovella è un moto circolare continuo (che si suppone uniforme), mentre quello dello stantuffo è rettilineo alternativo; quindi la testa della biella realizza un moto circolare e il suo piede un moto rettilineo alternativo. Ne consegue che i suoi punti intermedi, sono animati da un moto composto dai due suddetti, e descrivono traiettorie approssimativamente ellittiche. centrato disassato Il meccanismo si dice centrato se lasse dello stantuffo incontra il punto A; in caso contrario si dice disassato. La soluzione a testacroce, si adopera nelle macchine a doppio effetto o nei motori a combustione interna di grande potenza a semplice effetto.

5 Cinematica del meccanismo di biella e manovella punti morti superiore ed inferiore Il bottone di manovella B descrive una traiettoria circolare avente per centro il punto A e per raggio r la lunghezza AB della manovella, il piede di biella e lo stantuffo che è ad esso solidale, descrivono una traiettoria rettilinea i cui punti estremi C 1 e C 2 (in corrispondenza dei quali sinverte il moto del punto C) vengono detti punti morti rispettivamente superiore ed inferiore. (P.M.S. e P.M.I.) Moto del bottone di manovella s = r · · tv B = r · a B = r · 2 Se consideriamo costante la velocità angolare della manovella, lo studio del moto del punto B (bottone di manovella) diventa quello di un punto con moto circolare uniforme. Se questo punto B, allistante iniziale si trova in R, lo spazio percorso nel tempo t diventa: s = r · · t dove v B = r · è la velocità tangenziale di B e a B = r · 2 è la sua accelerazione. Moto del piede di biella Quando il punto B ha compiuto un giro completo, il punto C ha compiuto nei due sensi il segmento C 1 C 2 con moto vario. Lo spazio percorso dal punto C, a cominciare da C 1 diventa: s c = C 1 C = C 1 A-CA = ( l + r ) – (l·cos + r·cos ) Esprimendo tutto in funzione di si ottiene la seguente relazione: La velocità v c del del punto C, vale : Poiché il punto C si muove di moto vario, possiede unaccelerazione diversa da zero, che vale : Ovviamente tale accelerazione avrà valore positivo ove la velocità è crescente, mentre valore negativo ove la velocità è decrescente.

6 La velocità del punto C è prima sinusoidale ed assume il valore max prima di 90°, cioè prima che B arrivi alla perpendicolare ad AC; questo si verifica quando biella e manovella sono pressoché ortogonali. Per quanto riguarda laccelerazione, i due massimi sono agli estremi. Nella prima semicorsa di andata (tra 0 e 90°) laccelerazione è positiva, mentre è negativa per la seconda semicorsa di andata (tra 90 e 180°). Dopo 180° si deve tener conto che sinverte il movimento del punto C e quindi laccelerazione che sembrerebbe negativa in realtà va cambiata di segno. Nella seconda semicorsa di ritorno laccelerazione è quindi negativa (perché cambiata di segno).


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