Calcolo e Progetto - parte 1

PROGETTO e CALCOLO di SISTEMI MECCANICI

Un sistema meccanico è una macchina costituita da un insieme di componenti (meccanici, idraulici, pneumatici, elettronici, elettrici) che messi insieme costruiscono la macchina che deve svolgere una determinata funzione.

Per esempio:

• macchine per la MISURA ad esempio di pesi;
• macchine per la PRODUZIONE;
• macchine per il COLLAUDO (banco prova a fatica).

Che cosa si intende per PROGETTO e CALCOLO?

PROGETTO: sono le scelte fondamentali che garantiscono la prestazione (Progetto Funzionale) -> sistema fisico

A valle di questo vi è il problema di CALCOLO: verifiche di DURATA (progetto strutturale)

PRESTAZIONI: parto dalle prestazioni che devo garantire cioè il LAYOUT (o devo scegliere il sistema fisico che garantisca le prestazioni)

• si scelgono i componenti (motore elettrico, martinetto idr., attuatori)
• si scelgono i parametri di funzionamento

DURATA

• verifiche di RIGIDEZZA
• verifiche di RESISTENZA -> statica, fatica
• integrità strutturale

Progetto e Calcolo di Sistemi Meccanici

Un sistema meccanico è una macchina costituita da un insieme di componenti (meccanici, idraulici, pneumatici, elettronici, elettrici) che messi insieme costituiscono la macchina che deve svolgere una determinata funzione.

Per esempio:

• macchine per la MISURA ad esempio di peso;
• macchine per la PROPULSIONE;
• macchine per il COLLAUDO (banco prova a fatica).

Che cosa si intende per PROGETTO e CALCOLO?

• PROGETTO sono le scelte fondamentali che garantiscono la prestazione. (progetto funzionale) -> sistema fisico

• A valle di questo vi è il problema di CALCOLO - verifiche di DURATA (progetto strutturale)

PRESTAZIONI -> parto dalle prestazioni che devo garantire cioè il LAYOUT

• (o devo scegliere il sistema fisico che garantisca le prestazioni)
• -> si scelgono i componenti (motore elettrico, martinetto idr., attuatori)
• -> si scelgono i parametri di funzionamento

DURATA ->

• verifiche di RIGIDEZZA
• verifiche di RESISTENZA -> statica, fatica
• integrità strutturale

Premessa: Schema a Blocchi Generale di un Sistema Meccanico

Fonte di Energia → Regolatore Energia → Trasformazione o Trasferimento → Utilizzatore

Penso vi sia una fonte di energia, generalmente elettrica, illimitata.

All'ingresso del sistema meccanico, vi è un regolatore di energia che preleva la necessaria energia per quello che serve.

L'energia prelevata dalla fonte deve arrivare all'utilizzatore (proviamo a componente meccanico del banco prova).

Da 380 T rifase al provino ho tutta una serie di componenti che prendono questa energia e la trasformano in altra energia o semplicemente la trasferiscono.

Arrivo quindi all'utilizzatore.

Se mi fermo a questo schema, si dice che ho progettato un sistema meccanico in ANELLO APERTO in cui cioè la quantità di energia che arriva all'utilizzatore dipende da relazioni INPUT/OUTPUT dei blocchi, che stanno prima dell'utilizzatore.

L'ANELLO APERTO non consente di controllare con precisione l'energia che arriva all'utilizzatore (pistone P = F.A → perdite...)

Devo aggiungere un CONTROLLO DI REAZIONE per passare da un sistema ad ANELLO APERTO ad uno sistema ad ANELLO CHIUSO

Fonte di Energia → Regolatore Energia → Utilizzatore

Regolatore → Valore Desiderato [t1; t2] → Controllore (Errore) → Sensore → Regolatore

Misuro direttamente sull'utilizzatore con un opportuno sensore qual è il suo stato fisico (istante per istante).

Il sensore varia a seconda di cosa devo misurare. (F, V, T, ...)

Si aggiunge anche un controllore che riceve in INPUT due segnali, confronta il vero stato fisico con un valore desiderato istante per istante.

Il controllore esegue una differenza tra il valore desiderato e il valore vero; così facendo genera dentro di sé un ERRORE.

L'OUTPUT del controllore è un segnale di REAZIONE che si chiude nel REGOLATORE DI ENERGIA.

ESEMPIO:

Schema del banco servoidraulico per prove a fatica

La fonte di energia tipicamente elettrica (laboratorio -> prese 380V). Motore elettrico, ho una pompa che preleva olio da un serbatoio, lo invia alla SERVOVALVOLA che riceve la portata di olio che proviene dalla po