UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BERGAMO Scuola di Ingegneria COSTRUZIONE DI MACCHINE prof. Sergio Baragetti Esercitatori: Mario Lavella Emanuele Borzini Emanuele Vincenzo Arcieri Allievi dei corsi di Laurea in Ingegneria Meccanica e Ingegneria Gestionale Testi delle esercitazioni per l’Anno Accademico 2020/2021
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ESERCITAZIONI DI COSTRUZIONE D MACCHINE · 2020. 10. 1. · UNI EN ISO 9692-1:2005. Saldatura e procedimenti connessi - Raccomandazioni per la preparazione dei giunti. UNI EN ISO
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UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BERGAMO
Scuola di Ingegneria
COSTRUZIONE DI MACCHINE prof. Sergio Baragetti
Esercitatori:
Mario Lavella
Emanuele Borzini
Emanuele Vincenzo Arcieri
Allievi dei corsi di Laurea in Ingegneria Meccanica e Ingegneria Gestionale
Testi delle esercitazioni per l’Anno Accademico 2020/2021
ESERCITAZIONI DI COSTRUZIONE DI MACCHINE 2020/2021
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PROGRAMMA DELLE ESERCITAZIONI DI COSTRUZIONE DI MACCHINE
1) Molla a elica cilindrica
2) Calcolo di unioni saldate
3) Recipiente in pressione:
a. Effetto guarnizione
b. Verifica di resistenza dei bulloni
c. Determinazione degli spessori del mantello cilindrico e del fondo
semisferico; deformazioni delle flange e sollecitazione di flessione nei
bulloni
4) Calcolo di unioni bullonate
5) Riduttore a ingranaggi:
a. Forzamento albero-mozzo: calcolo dell’interferenza
b. Forzamento albero-mozzo: verifica di resistenza per l’interferenza massima
nella ruota dentata elicoidale
c. Albero lento di un riduttore: spinte e scelta dei cuscinetti a rotolamento
d. Albero lento di un riduttore: verifica di resistenza a fatica
6) Pompa per oleodotto:
a. Richiami di cinematica del manovellismo e calcolo delle forze agenti
b. Azioni interne e verifica a fatica dell’albero a gomiti
c. Dimensionamento della biella al carico di punta; verifica a fatica della biella
7) Calcolo a carico di punta e metodo ω
8) Ruote dentate:
a. Dimensionamento a usura (fatica superficiale)
b. Verifica a fatica
9) Agitatore per autoclave: calcolo delle azioni interne, verifiche di resistenza
dell’albero, calcolo della deformata con metodi grafici e numerici.
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I Esercitazione: molla a elica cilindrica
Una carrozza ferroviaria di massa M appoggia su 2 carrelli, mediante 4 molle ad elica
cilindrica a sezione circolare per ogni carrello. Basandosi sulla teoria elementare per il
calcolo di queste molle:
1) scegliere le dimensioni delle molle (in acciaio), tutte uguali fra loro, in modo da
ottenere una rigidezza complessiva verso terra pari a Kt, nell’ipotesi che il carico
sia uniformemente ripartito tra le 8 molle;
2) calcolare la freccia (rispetto alle molle scariche) corrispondente alla massa m,
che deve essere tale da non portare a pacco le molle;
3) scegliere il materiale fra i tre proposti (ed eventualmente rivedere il precedente
dimensionamento) in modo tale da garantire, quando le molle vanno a pacco, un
ulteriore margine, rispetto a quanto previsto dalla norma, dato il particolare
impiego delle molle, pari almeno a 1.25;
4) calcolare la massa aggiuntiva che porta a pacco le molle.
DATI:
massa M = 25000 kg
Kt = 560 N/mm
MATERIALI PROPOSTI (acciai laminati a caldo per molle bonificate, UNI EN 10089):
38Si7 Rm =1300 MPa Rp0.2 =1150 MPa A = 8%
52SiCrNi5 Rm =1450 MPa Rp0.2 =1300 MPa A = 6%
61SiCr7 Rm =1550 MPa Rp0.2 =1400 MPa A = 5.5%
E = 206000 MPa (come indicato sulla UNI EN 13906-1)
G = 78500 MPa (come indicato sulla UNI EN 13906-1)
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SIMBOLI (Figura 1):
d = diametro del filo della molla
D = 2R = diametro di avvolgimento sul quale è avvolto l’asse del filo della molla
p0 = passo della molla scarica
α angolo di avvolgimento
= spazio interspira a molla scarica
P = forza sulla molla (sull’asse)
i = numero di spire (e frazioni di spira) attive
l = lunghezza del filo = 2 R i
NORME CUI RIFERIRSI:
UNI EN 10089:2006. Acciai laminati a caldo per molle bonificate - Condizioni tecniche
di fornitura.
UNI 7900-1:1978. Molle ad elica cilindrica di compressione e trazione. Termini, simboli e
definizioni.
UNI EN 13906-1:2003. Molle ad elica cilindrica fabbricate con filo a sezione circolare e
barra - Calcolo e progetto - Molle di compressione.
Figura 1. Molla a elica cilindrica (con parti terminali chiuse e molate):
rappresentazione delle grandezze fondamentali.
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Figura 2. Sollecitazione torsionale ammissibile a spire bloccate per molle avvolte a
caldo di acciaio speciale in funzione del diametro del filo [UNI EN 13906-1].
Tabella 1. Campo di applicazione UNI EN 13906-1 [UNI EN 13906-1].
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II Esercitazione: calcolo di saldature
Calcolare le seguenti unioni saldate secondo quanto specificato nella Normativa
Tecnica DM 14.01.08 e in UNI EN 1993-1-8 (Eurocodice).
Facoltativo: eseguire i calcoli utilizzando anche il metodo delle tensioni ammissibili (vd.
norma CNR UNI 10011:1988).
Spessore di gola “a” di cordoni d’angolo come riportato in UNI EN 1993-1-8:
Sforzi nella sezione di gola di cordoni d’angolo come riportato in UNI EN 1993-1-8:
“Correlation factor” βw per cordoni d’angolo come riportato in UNI EN 1993-1-8:
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Fattori β1 e β2 per la verifica con sezione di gola ribaltata [Normativa Tecnica DM
14.01.08]:
1) Sola trazione: F = 100000 N; L1 = 70 mm.
2) Sola trazione: F = 130000 N; L = 110 mm.
L1
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3) Sola trazione: F = 75000 N; L = 45 mm.
4) Flessione e taglio: F = 15000 N; L = 630 mm; h = 150 mm.
L L1
L2
F
b
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5) Flessione e taglio: F = 85000 N; L = 420 mm; b = 260 mm.
6) Flessione e taglio: F = 100000 N; L = 900 mm.
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7) Torsione e taglio: F = 17000 N; e = 1150 mm; h = 260 mm.
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Si calcolino inoltre le seguenti giunzioni saldate:
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3) Dimensionare e verificare le saldature a cordone d’angolo per il giunto riportato in
figura. Il valore del carico F è 40000 N. Sono date le seguenti dimensioni: h = 190
mm, L = 440 mm, z = 290 mm. G rappresenta il baricentro della saldatura.
h
L
l
a
z
F
t
G
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4) È data la giunzione saldata di una colonna con sezione tubolare quadrata ad una
piastra di fondazione. Si richiede di dimensionare la sezione del tubo e verificare le
saldature a cordone d’angolo. Il valore del carico F è 34000 N, P è uguale a 14000
N, la quota da terra h è 390 mm.
h
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III Esercitazione: recipiente in pressione
Un recipiente a sezione circolare di diametro interno d = 1100 mm contiene liquido non
corrosivo alla temperatura di 20°C e alla pressione di funzionamento di 12 MPa; la
guarnizione interposta tra le due flange è a sezione rettangolare con diametro medio
Dm,g = 1150 mm e spessore hg = 4 mm, costruita in P-CuZn30 laminato e ricotto con