Attuatori
Gli attuatori costituiscono gli elementi che controllano e permettono il movimento delle parti
meccaniche di una macchina automatica.
Sono una componente della parte operativa di una macchina automatica, e vengono controllati
dall’unità di governo.
Attuatori
Gli attuatori sono dispositivi che trasformano in modo controllato una energia “primaria” (elettrica,
pneumatica o idraulica) in energia meccanica.
Oltre alla trasformazione energetica principale esistono sempre trasformazioni energetiche secondarie
di tipo dissipativo che producono perdite di energia. Pertanto l’energia meccanica in uscita è sempre
inferiore all’energia
g in ingresso.
g
Energia
Meccanica
Energia
Entrante
Perdite
Energia
Meccanica
Calore
Attuatori
Tutte le perdite contribuiscono ad abbassare il rendimento di un attuatore. Si definisce rendimento
effettivo il rapporto tra la potenza d’uscita e la potenza d’ingresso:
η=
Pout
Pin
i
Il rendimento dei motori pneumatici ed idraulici può arrivare al 90%. Tale valore però deve poi essere
moltiplicato per il rendimento, molto inferiore, di pompe, compressori, valvole e linee di connessione,
necessari al funzionamento ed al controllo.
Nel caso degli attuatori elettromeccanici, il rendimento aumenta all’aumentare delle dimensioni, fino a
raggiungere valori superiori al 75% per macchine di taglia superiore ai 10 kW. Valori più bassi, fino al
p negli
g attuatori di p
piccola taglia
g (<
( 1 kW).
) Il rendimento della macchina elettrica
40%, sono invece tipici
deve poi essere moltiplicato per quello del convertitore statico di potenza che in genere è superiore
all’80%.
Sistema meccanico con moto lineare
Sistema meccanico con moto lineare
Sistema meccanico con moto lineare
Forza d’attrito
d attrito
Per un corpo che si muove su un piano a velocita sufficientemente alta la forza d’attrito che si oppone
al moto vale:
fL =c + c1 u + c2 u2
•
Il termine costante corrisponde all’attrito dinamico o di Coulomb
•
Il termine lineare corrisponde all’attrito viscoso causato dalle forze di adesione tra il corpo ed il
piano di supporto ed è preponderante alle basse velocità.
•
Il termine quadratico corrisponde all’attrito viscoso causato dagli urti frontali del corpo con le
molecole del fluido in cui si muove ed è preponderante alle alte velocità.
Sistema meccanico con moto rotazionale
Sistema meccanico con moto rotazionale
Sistema meccanico con moto rotazionale
Coppia d’attrito
Per un corpo che ruota a velocita sufficientemente alta la coppia d’attrito che si oppone al moto vale:
TL =c + c1 ω + c2 ω2
Sistema meccanico con moto rotazionale
Rigidezza torsionale
Se la rigidezza torsionale K è un valore finito possono essere innescate delle risonanze meccaniche
Sistema meccanico con moto rotazionale
Tipi di carico
Sistema meccanico con moto rotazionale
Sistema meccanico con moto rotazionale
Operazioni sui quattro quadranti
Sistema meccanico con moto rotazionale
Rid tt
Riduttore
Sistema meccanico con moto rotazionale
Momento d’inerzia equivalente
Sistema meccanico con moto rotazionale
Con ersione da moto rotazionale
Conversione
rota ionale a moto lineare con cinghia e p
puleggia
leggia
Sistema meccanico con moto rotazionale
Conversione da moto rotazionale a moto lineare con vite senza fine (o vite madrevite)
Permette di trasformare il moto rotatorio della vite
ite in moto lineare della madrevite.
madre ite
V l it ' della
Velocita'
d ll madrevite
d it V [m/s]
[ / ]
V = n p/ (60 x1000)
n: Velocita di rotazione della vite [rpm]
p: passo dell'elica [mm]
60 [min/sec] ,1000
1000 [mm/m] fattori di conversione
Sistema meccanico con moto rotazionale
Analogia tra sistemi meccanici ed elettrici
Sistema meccanico
Sistema meccanico
Sistema elettrico
con moto lineare
con moto rotazionale
Forza
Coppia
Corrente
Velocità
Velocità angoloare
Tensione
Posi ione
Posizione
Posi ione angolare
Posizione
Fl sso
Flusso
Inerzia
Momento d’inerzia
Capacità
Costante elastica
Costante elastica
1/Induttanza
Coefficiente di smorzamento
Coefficiente di smorzamento
1/Resistenza
Rapporto di riduzione
Rapporto di riduzione
Rapporto di trasformazione
Sistema meccanico con moto rotazionale
Analogia tra sistemi meccanici ed elettrici
