IL MOTO DEL VEICOLO ISOLATO Premessa: I principi del moto Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti Prof. Vincenzo Torrieri

PRINCIPI DELLA LOCOMOZIONE Locomozione terrestre Aderenza naturale Aderenza artificiale Locomozione nei fluidi (Aerea/marittima) Propulsore a elica Propulsione a getto Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti Prof. Vincenzo Torrieri

PRINCIPI DELLA LOCOMOZIONE TERRESTRE Sistemi ad aderenza naturale: La ruota gommata La ruota ferrata La fune Sistemi ad aderenza artificiale: La cremagliera Il cingolo Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti Prof. Vincenzo Torrieri

IL SISTEMA RUOTA-STRADA In trazione terrestre i componenti del veicolo che consentono il moto sono: Gli organi di propulsione Gli organi di sostentamento Gli organi di locomozione Gli organi di guida Motore Rodiggio Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti Prof. Vincenzo Torrieri

FORZE AGENTI AL CONTATTO RUOTA STRADA SCHEMA il rodiggio costituito da una sola ruota; la massa del veicolo (P/g), comprensiva della massa della ruota, sia applicata sull’asse della ruota (G); all’asse G siano inoltre applicate: le azioni di trazione: coppia motrice (My), o tiro (Tx), e le resistenze che si oppongono al moto (Rx); l’eventuale azione frenante: in genere una coppia contraria all’azione di trazione: -My; eventuali azioni trasversali: Ty; l’azione di guida: in genere una coppia Mz nel piano x,y. Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti Prof. Vincenzo Torrieri

EQUILIBRIO ALLA TRASLAZIONE VERTICALE Terreno Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti Prof. Vincenzo Torrieri

MOTO DI ROTOLAMENTO Caratteristiche: Moto composto rototraslatorio: Avanzamento senza strisciamento Proporzionalità tra avanzamento e rotazione Moto composto rototraslatorio: Rotazione della ruota Avanzamento del veicolo Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti Prof. Vincenzo Torrieri

EQUILIBRIO NELLA DIREZIONE DEL MOTO CASISTICA il caso della ruota motrice, in cui alla ruota oltre alla forza peso ed alle resistenze, è applicata la coppia My il caso della ruota trainata in cui all’asse della ruota è applicata la forza di tiro Tx il caso della ruota frenata, cui alla ruota è applicata una coppia Mf nello stesso piano di My, ma discorde Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti Prof. Vincenzo Torrieri

RUOTA MOTRICE Condizione sufficiente per il moto: Tx -Tx Condizione sufficiente per il moto: Condizione necessaria per il rotolamento Si ha rotolamento senza avanzamento se: Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti Prof. Vincenzo Torrieri

RUOTA CONDOTTA Condizione sufficiente per il moto: Fx Tx Condizione sufficiente per il moto: Condizione necessaria per il rotolamento Si ha avanzamento senza rotolamento se: Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti Prof. Vincenzo Torrieri

RUOTA FRENATA Sia Condizione necessaria per il rotolamento Fx Tx -Tx MF+MR Direzione del moto Fz P Sia Condizione necessaria per il rotolamento Si ha avanzamento senza rotolamento se: Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti Prof. Vincenzo Torrieri

IL FENOMENO DELL’ADERENZA Origine del fenomeno: assorbimento di energia per fenomeno di isteresi elastica tra superfici a contatto sottoposte ad azione di compressione P Fa = f · P E = Fa · δ T Fa P δ = pseudoscorrimento Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti Prof. Vincenzo Torrieri

CARATTERI SPERIMENTALI DELL’ADERENZA Il valore del coefficiente di aderenza dipende da numerosi fattori: Caso automobilistico: La pavimentazione Il disegno del battistrada Presenza di acqua Velocità di avanzamento Caso ferroviario Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti Prof. Vincenzo Torrieri

L’ADERENZA NEL CASO AUTOMOBILISTICO La pavimentazione ed il disegno del battistrada Presenza di acqua Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti Prof. Vincenzo Torrieri

L’ADERENZA NEL CASO AUTOMOBILISTICO Velocità Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti Prof. Vincenzo Torrieri

L’ADERENZA NEL CASO FERROVIARIO Il coefficiente di aderenza assume valori più bassi a causa della scarsa deformabilità e rugosità delle superfici a contatto Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti Prof. Vincenzo Torrieri

Valori sperimentali dell’aderenza: v<20 km/h Materiali asciutto bagnato Acciaio/Acciaio 0,33 0,16 Gomma/calcestruzzo: rugoso 0,9 0,60 Liscio 0,6 0,30 Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti Prof. Vincenzo Torrieri

Valori sperimentali dell’aderenza: v>100 km/h Materiali asciutto bagnato Acciaio/Acciaio 0,16 0,10 Gomma/calcestruzzo: rugoso 0,50 0,30 Liscio 0,20 Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti Prof. Vincenzo Torrieri

Resistenze accidentali RESISTENZE AL MOTO Resistenze ordinarie Rotolamento e attrito nei perni Del mezzo (aria) Resistenze accidentali Variazione di direzione (curve) Pendenza longitudinale Variazioni di velocità Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti Prof. Vincenzo Torrieri

Resistenza al rotolamento: RESISTENZE ORDINARIE Resistenza al rotolamento: Origine: deformabilità delle superfici a contatto Entità : cresce con la deformazione del punto di contatto ruota strada: area di impronta Formula generale: R = r · P Caso stradale Caso ferroviario Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti Prof. Vincenzo Torrieri

RESISTENZE ORDINARIE Resistenza a rotolamento: Caso stradale Parametri Autovetture Autocarri a kg/ton 10 12 b kg/(ton·km/h) 0,025 0,8 r = (a+b·v)·s r [kg/ton] v [km/h] s : coeff. di pavimentazione Tipo di pavimentazione s Calcestruzzo bitumato integro 1,5 Calcestruzzo bitumato ammalorato 2,0 Pavimentazione in Mc Adam 2-3,5 Pavimentazione in terra compattata 4,0-7,5 Resistenza a rotolamento: caso ferroviario rrot = 2÷3 kg/ton Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti Prof. Vincenzo Torrieri

RESISTENZE ORDINARIE Resistenza aerodinamica: Caso stradale Resistenza frontale Formula generale: R = 0,5·Cr·δ·SF·vr2 R in kg Cr: coefficiente di forma δ: densità dell’aria = 0,125 kg·s2/m4 SF: superficie maestra: proiezione della sagoma del veicolo su una superficie verticale ortogonale all’asse del veicolo stesso [m2] vr : velocità relativa tra veicolo e mezzo [m/s] Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti Prof. Vincenzo Torrieri

RESISTENZE ORDINARIE Resistenza aerodinamica: Caso stradale Resistenza frontale In alternativa: R = 0,0048·Cr·SF·vr2 = K· SF·vr2 R in kg K= Cr·0,0048 SF: superficie maestra: proiezione della sagoma del veicolo su una superficie verticale ortogonale all’asse del veicolo stesso [m2] vr : velocità relativa tra veicolo e mezzo [km/h] Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti Prof. Vincenzo Torrieri

RESISTENZE ORDINARIE Resistenza aerodinamica: Caso stradale Resistenza frontale Resistenza laterale: Per il caso stradale le resistenze aereodinamiche laterali sono da considerare trascurabili Tipo di veicolo Cr K = c·δ Autovettura 0,25÷0,35 (1,20÷0,35) · 10-3 Autocarro 0,70÷1,00 (3,36÷4,89) · 10-3 Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti Prof. Vincenzo Torrieri

RESISTENZE ORDINARIE Resistenza aerodinamica: Caso ferroviario Resistenza laterale: R= K''·P·Vr2 (kg) K'' = 0,00027 V: velocità relativa tra veicolo e mezzo [km/h] P: peso del veicolo [ton] Resistenza frontale : R= K·SF·Vr2 (kg) SF = 10 m2 K= (0,33÷4,32)·10-3 Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti Prof. Vincenzo Torrieri

RESISTENZE ORDINARIE Resistenze ordinarie globali: Caso ferroviario Vengono generalmente preferite nel calcolo delle resistenze ordinarie rord = a + b·v + c·v2 (kg/t) Tipo di veicolo a b c Locomotore isolato 2,5 0,00030 Convoglio viaggiatori 0,00025 Convoglio merci 3 0,00040 Convoglio di metropolitana 3,2 0,0034 0,00047 v = velocità del vecolo [km/h] In avviamento si amplificano le resistenze del 50% Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti Prof. Vincenzo Torrieri

RESISTENZE AL MOTO ORDINARIE Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti Prof. Vincenzo Torrieri

RESISTENZE ACCIDENTALI Resistenze per variazioni di moto Variazione di velocità di traslazione: inerzia longitudinale Variazione di direzione: resistenza in curva Resistenze dovute alla pendenza Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti Prof. Vincenzo Torrieri

RESISTENZE ACCIDENTALI Resistenze per variazioni di moto Resistenza di inerzia longitudinale R (kg) P (ton) g = 9,81 m/s2 b: inerzia delle masse rotanti Autovetture: 1,10 – 1,50 Autocarri: 2,50 Veicolo ferroviario 1,06 -1,12 Resistenze in curva Veicolo stradale: presenti ma trascurabili Veicolo ferroviario: valori sperimentali Ferrovie italiane: rc = 650/(r -55) (kg/ton) (in cui r è il raggio di curvatura espresso in m) Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti Prof. Vincenzo Torrieri

RESISTENZE ACCIDENTALI Resistenze dovute alla pendenza h l R= 1000·P·sen ≈ 1000 ·P·tg = 1000·P·h/l (kg) r = R/P = 1000·h/l (kg/ton) = i(0/00) Corso di Tecnica ed Economia dei Trasporti Prof. Vincenzo Torrieri