Materia di insegnamento: Meccanica
e Macchine a fluido
Programma minimo comune per i corsi di specializzazione sperimentale
Meccatronica
Classe 5°
Meccanica:
Meccanica Razionale – Resistenza dei Materiali
Eventuale completamento : Completare la parte della Dinamica non svolta al quarto anno.
Stabilità elastica (carico di punta) : Generalità, cause, condizione di vincolo, lunghezza libera, relazione di
Eulero, rapporto di snellezza: verifica a resistenza statica o dinamica, scegliendo tra le tre soluzioni: a)
metodo di Rankine, b) metodo Eulero – FS ( ferrovie dello stato), c) metodo Omega. Verifiche dimensionali
Meccanica:
Meccanica Applicata
Perni
Perni Portanti: Generalità, Perni d’estremità ed intermedi; relazioni di resistenza meccanica, pressione
ammissibile, smaltimento del calore. Verifiche dimensionali, progetto e verifiche secondo le varie modalità.
Perni di Spinta : Generalità, Perni di spinta d’estremità ed intermedi (a ralle); relazioni di resistenza
meccanica, pressione ammissibile, smaltimento del calore. Verifiche dimensionali, progetto e verifiche
secondo le varie modalità.
Manovellismo di spinta rotativa
Generalità: Introduzione, configurazioni con i due sistemi: biella-manovella, e stelo-testa-croce- biellamanovella. Esempi applicativi ed osservazioni.
Cinematica del piede di biella: brevi richiami sul moto armonico (fisica nel biennio); piede di biella e moto
armonico: confronti con leggi cinematiche, grafici velocità-angoli, accelerazione-angoli con alternative
(angoli, tempo). Grafico accelerazione-corsa.
Forze sul manovellismo di spinta rotativa: masse associate nei vari punti. Piede di biella: forze esterne nel
caso di macchine motrici od operatrici; forze d’inerzia, forze risultanti. Esempi con grafici forze-corsa nei tre
casi (forze esterne, d’inerzia, risultanti). Passaggio dai grafici forze totali-corsa al Momento motore (o
resistente)-corsa ( in alternativa: corsa con angoli)con alcuni esempi
Biella. : generalità e classificazioni in lente o veloci, con relative sezioni opportune. Posizioni critiche del
sistema (biella-monovella) con analisi delle sollecitazioni indotte. Determinazione della forza e momento
flettente massimi nelle relative posizioni. Scelta per progetto e verifiche a resistenza meccanica in relazione
al tipo di biella ed alle posizioni di cui sopra: Verifica a stabilità laterale. Analisi in quadratura dei fenomeni
causanti il momento flettente massimo (facoltativo).
Manovella d’estremità: Generalità e criteri di scelta in relazione alla manovella intermedia (indicazione
sintetica di massima); Posizioni critiche del sistema (biella-manovella), con analisi delle sollecitazioni indotte.
Progetto e verifiche dei due perni componenti la manovella nelle posizioni di cui sopra; proporzionamento
del corpo di manovella con verifiche sempre nelle posizioni di cui sopra
Uniformità del moto rotatorio.: Differenza tra regolare ed uniformare il moto rotatorio. Regimi periodici con
l’ausilio del Teorema di D’Alambert. Elasticità d’esercizio e compromesso con l’uniformare; grado di
irregolarità. Determinazione del lavoro eccedente e del peso del volano tramite il grafico Momento-angoli, o
in alternativa con il coefficiente di fluttuazione e relativa tabella. Scelta progettuale tra volano a disco pieno
od a corona con razze. Progetto del volano a disco pieno. Progetto del volano a corona con razze; verifica a
resistenza meccanica della corona e delle razze
Macchine a Fluido:
Termodinamica
Continuazione dal quarto anno: Primo principio della Termodinamica, legge, verifica dimensionale; energia
interna e lavoro di dilatazione, verifica dimensionale. Definizioni di Entalpia ed Entropia; analisi per la prima,
concetto con semplificazioni per la seconda.
Trasformazioni Termodinamiche sul piano Pressione-Volume specifico : Uso del diagramma. Trasformazioni
Isometrica, Isobarica, Isotermica, Adiabatica; leggi, rappresentazioni ed applicazioni al primo Principio della
T. Verifiche dimensionali. Trasformazioni politropiche: classificazioni, legge; comportamenti nei vari casi.
Calcolo del lavoro per tutte le trasformazioni di cui sopra; verifiche dimensionali
Trasformazioni Termodinamiche sul piano Temperatura- Entropia: Uso del diagramma. Trasformazioni di cui
sopra, con la sola rappresentazione sul piano in oggetto.
Termodinamica del Vapore d’acqua sul piano Pressione-Volume specifico: Rappresentazione e curve limiti,
zone con fasi. Rappresentazioni delle trasformazioni di cui sopra, nelle varie zone. Osservazioni
sull’isoterma critica e sul Punto critico.
Termodinamica del vapore d’acqua sul piano Temperatura-Entropia: Rappresentazione e curve limiti, zone
con fasi. Rappresentazione delle trasformazioni di cui sopra nelle varie zone. Isoterma e Punto critico: idem
sopra.
Termodinamica del vapore d’acqua sul piano Entalpia-Entropia (Mollier) : Rappresentazione e curve limiti,
zone con fasi; lettura del grafico ed applicazioni.
Ciclo Termodinamico: Concetto di ciclo, rappresentazione sui piani termodinamici; ciclo motore ed operatore;
lavoro e rendimento.
Ciclo di Carnot: rappresentazione sui piani termodinamici; lavoro, rendimento, con osservazioni ed esempi
per quest’ultimo; degradazione dell’energia, reversibilità ed irreversibilità. Secondo principio della
termodinamica.
Cicli Termodinamici applicati
Ciclo Rankine: Rappresentazione sui tre piani termodinamici; relativo schema impiantistico. Calcoli
termodinamici con l’uso del diagramma di Mollier. Rendimento del ciclo e dell’impianto. Bilanci termici alla
turbina ed al generatore di vapore, con determinazione della portata di vapore e di combustibile
(Facoltativo).
Compressore volumetrico alternativo: Generalità; ciclo teorico, teorico-corretto, ciclo reale, sui piani
termodinamici. Spazio nocivo e rapporto di compressione. Compressori policilindrici mono e polifase..
Vantaggi delle due scelte; Scopo del polifase con interrefrigerazioni: vantaggi Calcolo della potenza
assorbita. Pressione media indicata, calcolo di rendimenti e potenze (Sviluppo facoltativo)
Ciclo Brayton : Ciclo teorico, rappresentazione sui piani termodinamici; schema impiantistico. Rendimento
del ciclo e dell’impianto. Calcolo della potenza sviluppata e rendimenti. Rigenerazione, ciclo rigenerativo sui
piani termodinamici. (Facoltativo). Evoluzione delle rigenerazione: ciclo Ericson – ciclo sdoppiato,
rappresentazioni sui piani T. (Facoltativo)
Motori endotermici alternativi
Ciclo Otto: Ciclo Otto termodinamico, rappresentazione sui piani termodinamici. Rendimento ed osservazioni
Ciclo Otto teorico quattro tempi: rappresentazione sul piano P-V, rendimento ed osservazioni. Ciclo Otto
teorico due tempi: idem sopra (Facoltativo). Cicli Otto quattro (due ) tempi reale; rappresentazione come
sopra ed osservazioni termodinamiche.
Ciclo Diesel: Ciclo Diesel termodinamico: idem sopra. Ciclo Diesel teorico Quattro tempi: idem sopra. Ciclo
Diesel teorico due tempi: idem sopra. (Facoltativo) Ciclo Diesel quattro (due) tempi reale; rappresentazione
come sopra ed osservazioni termodinamiche. Sistemi Sulzer e Burmaister nel C. Diesel due Tempi
(Facoltativo)
Calcoli sui motori endotermici alternativi : Determinazione sul piano P-V della pressione media indicata:
rendimenti termodinamico, indicato, organico; rendimento totale, calcoli di potenza, cilindrata, consumo,
tramite le apposite tabelle.
Curve caratteristiche dei motori endotermici alternativi (Facoltativo) : Curve di potenza, coppia motrice,
consumo specifico in funzione della frequenza di rotazione; osservazioni sull’autoregolazione nella curva di
coppia motrice