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UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI BERGAMO Facoltà di Ingegneria

PROGETTAZIONE DEI SISTEMI MECCANICI

Prof. Sergio Baragetti

Esercitatori: prof. Stefano Lanzini prof. Luca Corno

ing. Federico Tordini

Allievi del corso di Laurea in Ingegneria Meccanica

Testi delle esercitazioni per l’Anno Accademico 2005/2006

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PROGRAMMA DELLE ESERCITAZIONI DI PROGETTAZIONE DEI SISTEMI MECCANICI 1) Ruote dentate: dimensionamento ad usura (fatica superficiale). 2) Ruote dentate: verifica a fatica. 3) Calcolo di giunzioni saldate e bullonate. 4) Pompa per oleodotto: richiami di cinematica del manovellismo e calcolo delle forze agenti. 5) Pompa per oleodotto: azioni interne e verifica a fatica dell’albero a gomiti. 6) Pompa per oleodotto: dimensionamento della biella al carico di punta; verifica a fatica della

biella. 7) Agitatore per autoclave: calcolo delle azioni interne, verifiche di resistenza dell’albero,

calcolo della deformata con metodi grafici e numerici.

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ESERCITAZIONI DI PROGETTAZIONE DEI SISTEMI MECCANICI

I Esercitazione: trasmissione ad ingranaggi

Si deve realizzare una trasmissione ad ingranaggi cilindrici a denti diritti tra due alberi ruotanti a 1500 e 500 giri/minuto, in modo da poter trasmettere, per un tempo superiore a quello corrispondente a 50 ·106 rotazioni dell’albero veloce, la potenza di 80 kW. Dopo aver scelto il materiale per la ruota e per il pignone fra quelli proposti, dimensionare la coppia di ruote dentate considerando la fatica da contatto (usura) e verificarne la resistenza a fatica flessionale. Materiali proposti : Acciaio legato con tempra 36CrNiMo4 UNI EN 10083 HRC=51 di profondità bonificato Acciaio speciale al carbonio C35 UNI EN 10083 bonificato HRC=48 Acciaio speciale al carbonio C45 UNI EN 10083 HRC=55 per tempra superficiale (dopo tempra superficiale) Acciaio speciale legato per 42CrMo4 UNI EN 10083 HRC=53 tempra superficiale (dopo tempra superficiale) Acciaio da cementazione 16NiCrMo12 UNI 8550 HRC=58 Rm=1130-1500 MPa (dopo cementazione) Rp0,2=835 MPa Acciaio da nitrurazione 31CrMo12 UNI 8552 HV=700 Rm=930-1130 MPa (dopo nitrurazione a gas) Rp0,2=735 MPa

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ESERCITAZIONI DI PROGETTAZIONE DEI SISTEMI MECCANICI

II Esercitazione: pompa volumetrica a stantuffi Nella figura 1 allegata è rappresentata schematicamente la pompa volumetrica a stantuffi WORTHINGTON 12T, adatta per pompare olio grezzo in un oleodotto. Essa è costituita da due manovellismi sfasati di 90° che comandano, ciascuno, un pistone a doppio effetto; i due manovellismi sono centrati ed i pistoni sono in linea. Nella figura 2 allegata è rappresentato l’insieme del manovellismo e di una delle bielle (di larghezza costante). Nella figura 3 allegata è rappresentato il disegno dell’albero delle manovelle. Si chiede: 1. la verifica di resistenza dell’albero a gomiti; 2. la verifica della biella al carico di punta ed al “colpo di frusta”. Dati di progetto della macchina: pressione (relativa) di mandata 8 MPa pressione di aspirazione atmosferica alesaggio 80 mm corsa 170 mm velocità di rotazione dell’albero delle manovelle 20 rad/s lunghezza della biella 600 mm massa in moto alterno per ogni manovellismo 50 kg massa di una biella 40 kg Coppia di ingranaggi cilindrici bielicoidali: numero di denti del pignone 25 numero di denti della ruota 120 modulo normale 8 mm angolo di pressione normale 20° angolo di inclinazione dell’elica 23° Materiale

34CrMo4 UNI EN 10083 nitrurato sui perni (Rm=750-900 N/mm2, Rp0,2=500 N/mm2, A%=15)

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ESERCITAZIONI DI PROGETTAZIONE DEI SISTEMI MECCANICI

III Esercitazione: agitatore per autoclave

L’agitatore per autoclave, azionato da un motoriduttore tramite una trasmissione a cinghie trapezoidali, esercita la sua azione sul fluido (soluzione ammoniacale al 25% alla temperatura di 20°C) con due palette, come si vede dallo schizzo in figura. Nota la potenza assorbita, la velocità di rotazione, il materiale con cui è costruito l’albero, le dimensioni dell’assieme, occorre: 1. calcolare le azioni interne sull’albero e verificarne la resistenza per una durata di 108 cicli; 2. tracciare con metodi grafici la deformata dell’albero. Si suppone che ogni paletta sia soggetta alle seguenti forze: forza tangenziale P, forza assiale (direzione parallela all’asse dell’albero) A=P, forza centrifuga T=0,2P, e che queste forze siano applicate ad una distanza di 2/3 della lunghezza della paletta. Potenza N= 10 kW a=70mm Velocità ω=10 rad/s c=500mm Tiro al montaggio So=17 kN d=800mm Angolo di avvolgimento θ=200° e=700mm della puleggia mossa Diametro della puleggia D=200mm f=500mm mossa Materiale acciaio inossidabile austenitico X5CrNi1810 UNI EN 10088 Rm=500-700 MPa Rp0,2=190 MPa A=45% E=199.000 MPa

σFAf=170 MPa per 108 cicli in ambiente corrosivo previsto con velocità di corrosione di 0,05 mm/anno

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