Valutazione.
Prima di valutare singolarmente gli alunni propongo loro un’esercitazione in cui sono coinvolti tutti gli aspetti trattati, un esempio di tale esercizio potrebbe essere il seguente:
Si deve trasmettere la potenza P = 187 kW tra due alberi coassiali, in acciaio Fe 490 UNI 7070, ruotanti alla frequenza di rotazione n = 3000g/min. Il fattore di servizio richiesto è k = 1,5. Scegliere il tipo di giunto più adatto al tipo di collegamento, dimensionarlo, realizzarne i disegni e i cicli di lavorazione, trovare fra i cataloghi delle ditte costruttrici il giunto in questione.
Questo tipo di verifica è, come si può ben capire, da realizzare in gruppo e la valutazione che darò farà parte della valutazione individuale, da esso trasparirà inoltre se ci sono degli argomenti da rivedere.
La valutazione individuale verrà data in un compito in classe in cui si proporranno esercizi simili a quello visto prima omettendo la parte relativa al disegno e all’utilizzo di internet.
venerdì 7 dicembre 2007
Metodologia
Metodologia.
L’argomento che intendo trattare in questa lezione coinvolge diverse materie dell’area meccanica.
La prima parte della lezione la intendo trattare utilizzando delle diapositive proiettate con Power Point e utilizzando la lavagna luminosa o la classica lavagna che mi aiuterà a chiarire meglio alcuni particolari costruttivi o qualche formula poco chiara, questa fase è quindi dedicata alla lezione frontale in cui vengono analizzate sia l’architettura che la fisica del sistema. Fino a questo punto, se escludiamo l’utilizzo di Power Point, la lezione trattata sarebbe quella che normalmente si fa per qualsiasi altro argomento di meccanica, per farla diventare multimediale, secondo me, è necessario fare un passo avanti e utilizzare dei metodi grafici più potenti, quali il disegno 3D e internet.
E’ in questa fase che sarebbe di particolare aiuto la collaborazione del docente di disegno che avrebbe il compito di spiegare più approfonditamente l’architettura dei giunti e di organizzare dei gruppi di lavoro a cui sottoporre la realizzazione, anche come cicli di lavorazione, dei vari elementi. La parte relativa al disegno dovrebbe essere integrata dall’utilizzo di internet da cui gli allievi dovrebbero attingere notizie consultando i cataloghi delle varie ditte costruttrici. La realizzazione delle varie tavole da disegno dovrebbe essere lasciata alla loro totale gestione e il compito del docente dovrebbe essere quello di punto di riferimento nei momenti in cui la discussione nei vari gruppi si areni.
I vari stimoli a cui gli alunni sono stati sottoposti dovrebbero avere avuto come esito quello di far comprendere loro l’argomento della lezione, la fase da affrontare ora è la valutazione.
L’argomento che intendo trattare in questa lezione coinvolge diverse materie dell’area meccanica.
La prima parte della lezione la intendo trattare utilizzando delle diapositive proiettate con Power Point e utilizzando la lavagna luminosa o la classica lavagna che mi aiuterà a chiarire meglio alcuni particolari costruttivi o qualche formula poco chiara, questa fase è quindi dedicata alla lezione frontale in cui vengono analizzate sia l’architettura che la fisica del sistema. Fino a questo punto, se escludiamo l’utilizzo di Power Point, la lezione trattata sarebbe quella che normalmente si fa per qualsiasi altro argomento di meccanica, per farla diventare multimediale, secondo me, è necessario fare un passo avanti e utilizzare dei metodi grafici più potenti, quali il disegno 3D e internet.
E’ in questa fase che sarebbe di particolare aiuto la collaborazione del docente di disegno che avrebbe il compito di spiegare più approfonditamente l’architettura dei giunti e di organizzare dei gruppi di lavoro a cui sottoporre la realizzazione, anche come cicli di lavorazione, dei vari elementi. La parte relativa al disegno dovrebbe essere integrata dall’utilizzo di internet da cui gli allievi dovrebbero attingere notizie consultando i cataloghi delle varie ditte costruttrici. La realizzazione delle varie tavole da disegno dovrebbe essere lasciata alla loro totale gestione e il compito del docente dovrebbe essere quello di punto di riferimento nei momenti in cui la discussione nei vari gruppi si areni.
I vari stimoli a cui gli alunni sono stati sottoposti dovrebbero avere avuto come esito quello di far comprendere loro l’argomento della lezione, la fase da affrontare ora è la valutazione.
Programmazione didattica.
Premessa.
L’argomento trattato in questa lezione è uno degli argomenti trattati nel corso del 5° anno di un ITIS per l’indirizzo meccanica.
Tipicamente questo argomento viene trattato eseguendo degli schizzi alla lavagna o servendosi di qualche figura presente sul libro di testo.
L’utilità di questa lezione è, secondo lo scrivente, quello di utilizzare alcuni sussidi visivi per facilitare la comprensione dell’architettura e della cinematica dei giunti rigidi al fine di ottenere una corretta progettazione e scelta.
Per raggiungere tali obiettivi la lezione viene così strutturata:
Lezione frontale alla lavagna integrata da Power Point per la proiezione di diapositive in cui sono presenti varie tipologie di giunti.
Utilizzazione di internet per la ricerca di case costruttrici di giunti e relativi cataloghi.
Per quanto possibile chiedere al collega di disegno di far eseguire disegni e cicli di lavorazione di un giunto rigido.
Programmazione didattica.
La programmazione didattica riguarda solamente l’unità in cui è presente la progettazione dei giunti meccanici ed essi costituiscono solo una parte di tale unità.
UNITA’ di lavoro: C2 Giunti, innesti, freni, macchine di sollevamento
Obiettivi di competenza finali attesi
Sapere calcolare la massa di un volano e le sollecitazioni in esso agenti, al fine di verificarne la resistenza alla forza centrifuga.
Sapere dimensionare e scegliere un giunto.
Sapere analizzare le condizioni di funzionamento di innesti e freni.
Riconoscere le caratteristiche e le tipiche applicazioni industriali delle macchine di sollevamento.
Prerequisiti:
Sapere eseguire i calcoli di progetto e di verifica di semplici organi meccanici.
Sapere analizzare il moto dei corpi, tenendo conto delle resistenze passive ed essere in grado di valutare gli effetti prodotti sui meccanismi.
Sapere riconoscere le caratteristiche delle macchine semplici quali le carrucole e il paranco.
Contenuti:
Giunti.
Innesti.
Freni.
Macchine di sollevamento.
Tempi: 3 settimane
N.B.: Cn=conoscenza, Ab=abilità, T=teoria, L=laboratorio.
Obiettivi di teoria fondamentali
CnT1 Conoscere i vari tipi di giunti, innesti e freni.
CnT2 Conoscere le procedure di calcolo da seguire nel dimensionamento di un giunto rigido.
CnT3 Conoscere le procedure di calcolo da seguire nel dimensionamento di un di un innesto a frizione monodisco a secco.
CnT4 Conoscere le procedure di calcolo da seguire nel dimensionamento di un di un freno a nastro.
CnT5 conoscere le procedure di calcolo di macchine semplici quali le carrucole e il paranco.
AbT1 saper risolvere il problema di collegamento fra due alberi.
AbT2 saper dimensionare un giunto a gusci, a dischi, a flange
AbT3 saper dimensionare un innesto a frizione monodisco a secco.
AbT4 saper dimensionare un freno a nastro semplice.
AbT5 saper dimensionare un argano o un paranco.
Obiettivi di teoria opzionali
CnT6 Conoscere gli innesti a fluido.
Obiettivi di laboratorio fondamentali
Nelle classi 5e l’uso del laboratorio non è previsto.
Modalità di verifica, di recupero e/o approfondimento
Verifica scritta/orale a fine unità. Eventuale rivisitazione dei contenuti e verifica di recupero. Eventuale approfondimento mirato e valutato in itinere e in contemporanea al recupero.
In questa lezione verrà affrontato lo studio dei giunti rigidi.
La prima parte di lezione sarà affrontata in modo frontale con utilizzo della classica lavagna in cui saranno riportate le formule, del libro di testo per dare i giusti riferimenti, di Power Point per proiettare i disegni di varie tipologie di giunti.
Durante la lezione sarebbe auspicabile avere internet in classe per utilizzare vari siti specializzati per la ricerca di case costruttrici e cataloghi, sappiamo però che nella maggior parte dei casi ciò non è possibile e quindi si potrà fare questa attività in un altro momento, dedicandole alcune ore.
Una parte fondamentale per la trattazione di questo argomento è quella relativa al disegno di un giunto con i relativi cicli di lavorazione, la fattibilità di questa parte è però legata ad una programmazione didattica che dovrebbe essere affrontata insieme al collega di disegno.
L’argomento trattato in questa lezione è uno degli argomenti trattati nel corso del 5° anno di un ITIS per l’indirizzo meccanica.
Tipicamente questo argomento viene trattato eseguendo degli schizzi alla lavagna o servendosi di qualche figura presente sul libro di testo.
L’utilità di questa lezione è, secondo lo scrivente, quello di utilizzare alcuni sussidi visivi per facilitare la comprensione dell’architettura e della cinematica dei giunti rigidi al fine di ottenere una corretta progettazione e scelta.
Per raggiungere tali obiettivi la lezione viene così strutturata:
Lezione frontale alla lavagna integrata da Power Point per la proiezione di diapositive in cui sono presenti varie tipologie di giunti.
Utilizzazione di internet per la ricerca di case costruttrici di giunti e relativi cataloghi.
Per quanto possibile chiedere al collega di disegno di far eseguire disegni e cicli di lavorazione di un giunto rigido.
Programmazione didattica.
La programmazione didattica riguarda solamente l’unità in cui è presente la progettazione dei giunti meccanici ed essi costituiscono solo una parte di tale unità.
UNITA’ di lavoro: C2 Giunti, innesti, freni, macchine di sollevamento
Obiettivi di competenza finali attesi
Sapere calcolare la massa di un volano e le sollecitazioni in esso agenti, al fine di verificarne la resistenza alla forza centrifuga.
Sapere dimensionare e scegliere un giunto.
Sapere analizzare le condizioni di funzionamento di innesti e freni.
Riconoscere le caratteristiche e le tipiche applicazioni industriali delle macchine di sollevamento.
Prerequisiti:
Sapere eseguire i calcoli di progetto e di verifica di semplici organi meccanici.
Sapere analizzare il moto dei corpi, tenendo conto delle resistenze passive ed essere in grado di valutare gli effetti prodotti sui meccanismi.
Sapere riconoscere le caratteristiche delle macchine semplici quali le carrucole e il paranco.
Contenuti:
Giunti.
Innesti.
Freni.
Macchine di sollevamento.
Tempi: 3 settimane
N.B.: Cn=conoscenza, Ab=abilità, T=teoria, L=laboratorio.
Obiettivi di teoria fondamentali
CnT1 Conoscere i vari tipi di giunti, innesti e freni.
CnT2 Conoscere le procedure di calcolo da seguire nel dimensionamento di un giunto rigido.
CnT3 Conoscere le procedure di calcolo da seguire nel dimensionamento di un di un innesto a frizione monodisco a secco.
CnT4 Conoscere le procedure di calcolo da seguire nel dimensionamento di un di un freno a nastro.
CnT5 conoscere le procedure di calcolo di macchine semplici quali le carrucole e il paranco.
AbT1 saper risolvere il problema di collegamento fra due alberi.
AbT2 saper dimensionare un giunto a gusci, a dischi, a flange
AbT3 saper dimensionare un innesto a frizione monodisco a secco.
AbT4 saper dimensionare un freno a nastro semplice.
AbT5 saper dimensionare un argano o un paranco.
Obiettivi di teoria opzionali
CnT6 Conoscere gli innesti a fluido.
Obiettivi di laboratorio fondamentali
Nelle classi 5e l’uso del laboratorio non è previsto.
Modalità di verifica, di recupero e/o approfondimento
Verifica scritta/orale a fine unità. Eventuale rivisitazione dei contenuti e verifica di recupero. Eventuale approfondimento mirato e valutato in itinere e in contemporanea al recupero.
In questa lezione verrà affrontato lo studio dei giunti rigidi.
La prima parte di lezione sarà affrontata in modo frontale con utilizzo della classica lavagna in cui saranno riportate le formule, del libro di testo per dare i giusti riferimenti, di Power Point per proiettare i disegni di varie tipologie di giunti.
Durante la lezione sarebbe auspicabile avere internet in classe per utilizzare vari siti specializzati per la ricerca di case costruttrici e cataloghi, sappiamo però che nella maggior parte dei casi ciò non è possibile e quindi si potrà fare questa attività in un altro momento, dedicandole alcune ore.
Una parte fondamentale per la trattazione di questo argomento è quella relativa al disegno di un giunto con i relativi cicli di lavorazione, la fattibilità di questa parte è però legata ad una programmazione didattica che dovrebbe essere affrontata insieme al collega di disegno.
mercoledì 7 novembre 2007
Introduzione.
Al manicotto è fissato, mediante viti mordenti, un rivestimento protettivo in lamiera che evita di venire in contatto, durante il moto, con i nasetti sporgenti delle chiavette.
Il forzamento delle chiavette e la asimmetria da esse provocata producono lo spostamento del baricentro del giunto rispetto all’asse di rotazione con conseguenti vibrazioni dovute a forze centrifughe non equilibrate. E’ questo il principale motivo che ne limita l’impiego ad alberi ruotanti a basse velocità angolari. Altre caratteristiche negative sono il notevole ingombro assiale, la necessità di avere un gioco sufficiente tra alberi e manicotto per infilarlo e il non facile smontaggio.
Le dimensioni del manicotto, lunghezza L e diametro esterno D, vengono date in funzione del diametro d degli alberi dalle seguenti formule empiriche:
D = 1,8 d + 20 mm
L = 2,8 d + 20 mm
Giunti a gusci.
Un giunto a gusci è costituito da due semigusci in ghisa, che vengono serrati mediante bulloni sulle due estremità degli alberi da collegare (vedi fig.2).
E quindi:
2)F=pdL
Prendendo in considerazione un solo albero, la pressione agisce sulla superficie di contatto tra albero e semigusci:
Che, per la 2), risulta:
Detto nb il numero dei bulloni, nella condizione limite (Ma=Mt) lo sforzo che si deve provocare col serraggio in ogni singolo bullone vale:
Sapendo che: 
Il giunto è un dispositivo atto a rendere solidali fra loro le estremità di due alberi coassiali, o concorrenti, in modo che l’uno possa trasmettere un momento torcente all’altro.
In base al tipo di libertà che i giunti consentono agli alberi da collegare, la loro classificazione porta a distinguere:
In base al tipo di libertà che i giunti consentono agli alberi da collegare, la loro classificazione porta a distinguere:
- Giunti rigidi o fissi
- Giunti elastici o semielastici Giunti mobili e articolati
Nei giunti rigidi il collegamento stabilito tra i due alberi non consente spostamenti relativi. Questo tipo di giunto richiede la perfetta coassialità degli alberi e dei relativi supporti.
Nei giunti elastici il collegamento stabilito consente lievi spostamenti assiali o angolari, che sono resi possibili con l’interposizione di elementi deformabili elasticamente.
Nei giunti articolati il collegamento stabilito consente spostamenti relativi, tra i due alberi, di una certa ampiezza senza deformazione di elementi elastici. Il corretto funzionamento è assicurato dalla particolare configurazione cinematica del giunto.
Nei giunti elastici il collegamento stabilito consente lievi spostamenti assiali o angolari, che sono resi possibili con l’interposizione di elementi deformabili elasticamente.
Nei giunti articolati il collegamento stabilito consente spostamenti relativi, tra i due alberi, di una certa ampiezza senza deformazione di elementi elastici. Il corretto funzionamento è assicurato dalla particolare configurazione cinematica del giunto.
Giunti rigidi.
Alla categoria dei giunti rigidi appartengono i giunti a manicotto, i giunti a gusci, i giunti a dischi ed i giunti a flange.
L’impiego di uno o dell’altro di tali giunti dipende dall’importanza della costruzione, dalla potenza da trasmettere, dalla velocità di rotazione degli alberi e dal tipo di funzionamento previsto.
I giunti a manicotto, che sono i giunti rigidi più semplici e grossolani, si utilizzano in costruzioni di scarsa importanza per collegare alberi ruotanti a basse velocità angolari.
Più diffusi sono i giunti a gusci, di costruzione più precisa, utilizzati per la trasmissione di potenze medie e anche abbastanza elevate, purché il momento trasmesso non subisca oscillazioni continue e non vi siano urti.
I giunti a dischi e quelli a flange sono i più importanti e si utilizzano quando la potenza da trasmettere è molto elevata e si prevedono urti e sovraccarichi istantanei. Si adottano per costruzioni accurate e importanti. In particolare si usano i giunti a flange nel caso di trasmissioni di notevoli potenze, con alberi di grande diametro o quando le condizione di funzionamento sono caratterizzate da urti di elevata intensità.
Alla categoria dei giunti rigidi appartengono i giunti a manicotto, i giunti a gusci, i giunti a dischi ed i giunti a flange.
L’impiego di uno o dell’altro di tali giunti dipende dall’importanza della costruzione, dalla potenza da trasmettere, dalla velocità di rotazione degli alberi e dal tipo di funzionamento previsto.
I giunti a manicotto, che sono i giunti rigidi più semplici e grossolani, si utilizzano in costruzioni di scarsa importanza per collegare alberi ruotanti a basse velocità angolari.
Più diffusi sono i giunti a gusci, di costruzione più precisa, utilizzati per la trasmissione di potenze medie e anche abbastanza elevate, purché il momento trasmesso non subisca oscillazioni continue e non vi siano urti.
I giunti a dischi e quelli a flange sono i più importanti e si utilizzano quando la potenza da trasmettere è molto elevata e si prevedono urti e sovraccarichi istantanei. Si adottano per costruzioni accurate e importanti. In particolare si usano i giunti a flange nel caso di trasmissioni di notevoli potenze, con alberi di grande diametro o quando le condizione di funzionamento sono caratterizzate da urti di elevata intensità.
Giunti a manicotto.
Un giunto a manicotto è costituito, come si nota in fig. 1 che ne mostra una sezione longitudinale, da un manicotto di ghisa in un solo pezzo, infilato sulle estremità degli alberi e fissato ad esse mediante chiavette con nasetto.
Un giunto a manicotto è costituito, come si nota in fig. 1 che ne mostra una sezione longitudinale, da un manicotto di ghisa in un solo pezzo, infilato sulle estremità degli alberi e fissato ad esse mediante chiavette con nasetto.
Al manicotto è fissato, mediante viti mordenti, un rivestimento protettivo in lamiera che evita di venire in contatto, durante il moto, con i nasetti sporgenti delle chiavette.
Il forzamento delle chiavette e la asimmetria da esse provocata producono lo spostamento del baricentro del giunto rispetto all’asse di rotazione con conseguenti vibrazioni dovute a forze centrifughe non equilibrate. E’ questo il principale motivo che ne limita l’impiego ad alberi ruotanti a basse velocità angolari. Altre caratteristiche negative sono il notevole ingombro assiale, la necessità di avere un gioco sufficiente tra alberi e manicotto per infilarlo e il non facile smontaggio.
Le dimensioni del manicotto, lunghezza L e diametro esterno D, vengono date in funzione del diametro d degli alberi dalle seguenti formule empiriche:
D = 1,8 d + 20 mm
L = 2,8 d + 20 mm
Giunti a gusci.
Un giunto a gusci è costituito da due semigusci in ghisa, che vengono serrati mediante bulloni sulle due estremità degli alberi da collegare (vedi fig.2).
I due semigusci sono lavorati in modo che, a serraggio effettuato, resti un leggero gioco tra le loro superfici piane affacciate, ciò assicura il perfetto serraggio degli alberi mediante le superfici cilindriche dei semigusci. Perché il giunto sia il più possibile compatto ed equilibrato si avvicinano gli assi dei bulloni al centro dell’albero e le teste delle viti si appoggiano alternativamente sui due semigusci.
Per il calcolo di questo giunto si ammette che la trasmissione del momento Mt dall’albero motore a quello condotto avvenga solo per attrito.
La condizione limite da soddisfare affinché sia evitato lo slittamento tra alberi e gusci consiste allora nell’uguaglianza tra momento d’attrito Ma trasmissibile dal giunto e momento Mt:
1)Ma = Mt
Per realizzare il momento d’attrito Ma è necessario, mediante il serraggio dei bulloni, esercitare uno sforzo complessivo F che prema i due semigusci sulle estremità dei due alberi. A parità di Mt e di coefficiente d’attrito f, tale sforzo dipende dalla legge di distribuzione con la quale la pressione si ripartisce lungo le superfici di contatto tra semigusci ed alberi. Faremo riferimento, per semplicità, ad una distribuzione convenzionale uniforme delle pressioni per cui, essendo d il diametro degli alberi ed L la lunghezza totale dei semigusci, risulta:
E quindi:2)F=pdL
Prendendo in considerazione un solo albero, la pressione agisce sulla superficie di contatto tra albero e semigusci:
Dando luogo alla resistenza d’attrito:
Che, per la 2), risulta:3)
Il momento d’attrito vale pertanto:
L’analisi della relazione 4) ci dice che formalmente è come se lo sforzo complessivo F/2 col quale i semigusci serrano l’estremità di ciascuno dei due alberi fosse dovuto a due reazioni concentrate F/2, uguali e opposte, agenti su un piano diametrale parallelo agli assi dei bulloni e che, nel contempo, il coefficiente d’attrito valesse pf/2 anziché f (fig.3).
L’esperienza ha dimostrato che per alberi in acciaio e gusci in ghisa risulta:
Per cui la 4) diventa:
4')
Detto nb il numero dei bulloni, nella condizione limite (Ma=Mt) lo sforzo che si deve provocare col serraggio in ogni singolo bullone vale: 5)
Sapendo che:
E sostituendo nella 5) si ricava:
6)
Si nota che il calcolo di questo giunto, dal punto di vista della resistenza, consiste essenzialmente nel dimensionamento dei bulloni di serraggio. Scelta quindi la classe di resistenza della vite ed un appropriato grado di sicurezza nb si ha:
martedì 30 ottobre 2007
Lezione multimediale.
La lezione che verrà trattata in questo blog riguarda una parte del programma di meccanica svolto in una quinta classe ITIS. La lezione in questione tratterà dei "Giunti di Trasmissione" e ha come obiettivo finale quello di fornire agli utenti delle conoscenze in merito all'architettura e alla progettazione dei giunti. Per raggiungere questi obiettivi farò uso di presentazioni in POWER POINT e CAD per la rappresentazione degli oggetti, infatti uno dei principali problemi da risolvere quando si introduce lo studio di organi meccanici è quello di far comprendere la forma degli oggetti e le superfici che entrano in contatto durante il moto.
lunedì 8 ottobre 2007
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