Meccanica e meccanizzazione agricola

STRUTTURA PORTANTE A TELAIO

2. : abbiamo due grandi staffe dette

LONGHERONI che poggiano su due ponti. Tra queste due staffe metalliche,

centralmente metto il motore che lo bullono e lo poggio su dei supporti di

gomma, successivamente inserisco la scatola di trasmissione e ho realizzato il

trattore nella sua interezza.

Sui longheroni si scaricheranno tutte le sollecitazioni meccaniche sia ordinarie

che accidentali. Se dovessi montare un attrezzo sia a traino che portato, i

punti di connessione sono sempre sui longheroni. In questo caso:

PREGI:

• Tutti i punti di connessione e le sollecitazioni sono scaricate sui

longheroni

• Sollecitazioni attutite, perché l’organo che crea sollecitazioni è il

motore che però non trasmette perché è poggiato su un ingombro in

gomma e quindi è isolato

• Isolare meglio il posto di guida, che è una cabina che la possiamo

poggiare sui longheroni e renderla indipendente dal resto della

macchina 123

I MOTORI

Il motore è una macchina capace di trasformare una sorgente di energia che può

essere elettrica, di legame, idraulica ed eolica in energia meccanica.

MOTORI TERMICI

Possiamo dividere due sottofamiglie:

1. Esotermici: non avviene nello stesso ambiente

2. Endotermici: se la combustione avviene nello stesso ambiente in cui il fluido

motore compie il lavoro meccanico

Questa è una classificazione che viene fatta in dipendenza se il fluido che deve

compiere il lavoro motore ha lo stesso ambiente in cui il combustibile viene

combusto.

La trasformazione avviene perché il combustibile va in combustione, quindi abbiamo

una fase di combustione del combustibile e una fase in cui il fluido con il calore

compie il lavoro motore. La macchina a vapore è una macchina esotermica.

Gli endotermici si dividono in:

1. Volumetrici: in cui il fluido motore (ovvero quello che deve compiere il lavoro

meccanico) agisce in maniera intermittente quindi non continuo. Ad esempio

gli alternativi

2. Continui: il fluido motore agisce in maniera continua. Ad esempio le turbine o

i motori a gas degli aerei

Un motore endotermico volumetrico alternativo, è basato sul meccanismo biella

manovella che utilizza uno o più pistoni che muovendosi in moto rettilineo

alternativo convertono l’energia di pressione in lavoro meccanico. 124

Nell’ambito degli alternativi, abbiamo due diverse famiglie:

1. Accensione comandata: sono detti così perché la combustione viene innescata

dall’esterno. In cui l’accensione di una miscela comburente-combustibile

viene innescata dalla scarica elettrica emessa dagli elettrodi di una candela di

accensione

2. Accensione spontanea: in cui l’accensione di una miscela comburente-

combustibile avviene spontaneamente per via dell’elevata temperatura del

combustibile.

Le tre parole:

1. Combustione: è una reazione chimica tra un combustibile (benzina, carbone,

gasolio) e un comburente (ossigeno dell’aria) secondo rapporti stechiometrici

ben determinati. I prodotti principali della combustione, sono anidride

carbonica e acqua (allo stato di vapore)

2. Esplosione: è una reazione chimica tra un combustibile (esplosivo) ed un

comburente (ossigeno presente nel combustibile), con due caratteristiche

diverse rispetto alla combustione:

a. La velocità della reazione è almeno 1000 volte superiore rispetto alla

combustione

b. Non impegna l’ossigeno atmosferico, gli esplosivi infatti contengono in

se l’ossigeno necessario alla reazione

3. Scoppio: si riferisce alla defalcazione del contenitore. È la rottura del

contenitore nel quale avviene un’esplosione. 125

La parola che a noi interessa è quella di combustione.

MOTORE ENDOTERMICO: PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO

Il motore endotermico è una macchina capace di trasformare l’energia presente in

forma chimica in un combustibile in una energia meccanica o lavoro meccanico.

L’utilità principale è costituita da un cilindro fisso chiuso superiormente all’interno

del quale scorre, con moto rettilineo alternativo un pistone anch’esso cilindrico ed

infine un manovellismo di spinta (biella-manovella) in grado di convertire il moto

rettilineo alternativo del pistone in moto rotatorio continuo di un albero.

Il pistone è in forte aderenza con il cilindro. il pistone quando passa dal PMI al PMS,

mi crea sulla manovella una spinta che moltiplicato per il raggio, mi produce la

coppia MOTRICE (N m). La coppia motrice moltiplicata per la velocità angolare

(radiante/secondo) mi dà la potenza meccanica.

Cosa genera la spinta del pistone verso il basso e quindi perché il pistone va verso il

basso? Questo avvien perché all’interno c’è un qualcosa che lo spinge verso il basso.

Inoltre se noi all’interno dello spazio chiuso, tappando il cilindro da un lato, andiamo

a creare una camera chiusa il cui volume diventa il più grande possibile quando è

localizzato al PMI mentre diventa piccolo al PMS (volume varia).

Se il pistone è prossimo al PMS e io all’interno andassi ad inserire una miscela di

combustibile e comburente secondo un rapporto stechiometrico ben definito (tanto

di benzina e tanto di aria) e in quell’ambiente vado a generare combustione con una

scintilla, cosa succede al combustibile? Va incontro alla reazione di combustione che

è una reazione chimica particolare. 126

Nello spazio tra testa del pistone cilindro avviene la combustione della miscela

combustibile più comburente. In seguito ad essa, l’energia di legame chimico

posseduta dal combustibile si trasforma in energia termica. Si crea così un gas ad

elevata temperatura che, per effetto della ristrettezza dell’ambiente nel quale

avviene la combustione, trasferisce la propria energia interna ad un sistema fisico

esterno producendo ENERGIA MECCANICA, quindi LAVORO consistente nella spinta

verso il basso del pistone.

Il moto rettilineo alternativo del pistone viene poi trasformato con un manovellismo

di spinta in moto rotatorio dell’albero motore.

Quali sono i passaggi appena ho innescato la combustione? L’energia di legame del

combustibile, in un tempo necessario, si trasforma in energia termica, ovvero si

sviluppa CALORE in un ambiente molto piccolo. Questo calore tende ad espandersi

e genera pressione e quindi il calore a sua volta si trasforma in pressione che va in

tutte le direzioni. La pressione si trasmette verso l’alto, dove il cilindro non cede, si

trasmette sulle pareti che non cedono, l’unica parte cedevole è il cielo del pistone

(parte superiore che può muoversi) che tende ad andare verso il basso creando una

spinta (punto cedevole è il pistone).

L’energia di pressione quindi viene convertita grazie alla spinta biella manovella, in

un movimento rotatorio continuo. Quindi il passaggio è energia di legame in energia

termica, quest’ultima in energia di pressione e per finire in energia meccanica.

Essendo la parte di volume interessata dalla combustione dove sono presenti le

frecce rosse, dobbiamo gestire l’ingresso della benzina, l’ingresso dell’aria e la

fuoriuscita dei gas da combustione (serve una valvola per far entrare e una per far

uscire). 127

CARATTERISTICHE COSTRUTTIVE DEL MOTORE

Abbiamo le due valvola di aspirazione e di mandata e il pistone viaggia dal PMS

(vicino alle valvole o testata) al PMI (lontano dalle volve) e la distanza si definisce

corsa del pistone. Una corsa è pari alla lunghezza di due volte la manovella. Il

diametro del cilindro è detto ALESAGGIO.

• Si identifica volume complessivo, il volume del cilindro quando il pistone è al

punto morto inferiore

• Si identifica volume residuo, il volume del cilindro quando il pistone è al punto

morto superiore

Il rapporto tra il volume complessivo e il volume residuo è detto RAPPORTO

VOLUMETRICO DI COMPRESSIONE (ro), è un rapporto fondamentale perché sarà

funzione dell’efficienza del motore. La differenza tra il volume complessivo e quello

3

residuo è detto CILINDRATA DEL MOTORE (si esprime in cm ). 128

CLASSIFICAZIONE DEI MOTORI VOLUMETRICI ALTERNATIVI IN BASE AL NUMERO DI

TEMPI DI CORSE DEL PISTONE NECESSARI A SVOLGERE IL CICLO DI LAVORO

Dobbiamo dividere il ciclo in due moduli:

1. Motore a 2 tempi: il ciclo termodinamico si conclude con due corse del

pistone nel cilindro (corrispondono ad 1 giro dell’albero motore), un giro

dell’albero motore e delle due corse vi è:

a. Corsa attiva: si produce lavoro motore

b. Corsa passiva: non si produce lavoro motore

2. Motore a 4 tempi: il ciclo termodinamico si completa con 4 corse del pistone

e quindi 2 giri dell’albero motore, di cui 1 è attiva e 3 sono passive.

Questo è un motore

endotermico. Si tratta di un

meccanismo movente

cedente è un meccanismo

che trasforma il movimento

rotatorio (movente=detta

anche camma) in un

movimento rettilineo

alternativo. 129

PARTI COSTITUENTI DEL MOTORE

Dal punto di vista costruttivo un motore endotermico volumetrico alternativo è

costituito principalmente da:

1. Basamento motore o monoblocco: è un corpo unico in ghisa o alluminio con

la funzione di sostenere i componenti del motore. Presenta al suo interno il

circuito di raffreddamento del motore

2. Testata: è un corpo unico in ghisa o alluminio con la funzione di sostenere i

componenti della distribuzione. Ha la funzione soprattutto di chiedere

superiormente il motore, ovvero di tapparlo.

I cilindri sono tessi in alluminio e si inseriscono a pressione all’interno dei vani del

monoblocco, è aperto sui lati ha delle pareti perfettamente lisce, si inserisce nel

monoblocco e ospiterà la corsa del pistone. 130

LEZIONE DEL 28-10-2021

PISTONE

Il pistone o anche detto stantuffo, è un corpo cilindrico in alluminio o acciaio

destinato a correre di moto rettilineo alternativo (=uniforme) all’interno del cilindro

in seguito alla pressione che il fluido in espansione agisce su di esso. Il pistone deve

essere a tenuta con il cilindro. nella parte alta, il pistone presenta due fasce

elastiche sempre in metallo perché deve reggere le combustioni. Si tratta di un arco

di metallo aperto in un punto per consentire la connessione e si pone all’interno di

una scanalatura, di queste fasce ce ne sono due e servono per consentire la perfetta

tenuta del pistone sul cilindro.

Andando verso il basso, abbiamo la fascia RASCHIA E OLIO che è la terza fascia,

continuando verso il basso, troviamo centralmente il perno passante sul pistone e il

perno darà connessione alla biella. In questo caso abbiamo la formazione di un

cuscinetto di str