MISURE DI FORZA, COPPIA E POTENZA MECCANICA
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26/08/2010 CAP 9: MISURE DI FORZA, FORZA, COPPIA E POTENZA MECCANICA Esistono vari tipi di forze, tra quelle di principale interesse nella pratica ingegneristica si ricordano: La forza peso che agisce su una massa m ove la gravità sia g, data da: P= mg La forza gravitazionale tra due masse m1 ed m2 distanti r tra loro (G è la costante di gravità) data da F = G m1 m2 / r2 La forza che bisogna applicare ad un elemento elastico di costante elastica K per accorciarlo di x, data da: F=Kx 1 26/08/2010 Metodi di base per la misura della forza •Bilanciandola con una forza gravitazionale che agisce su una massa campione, sia in forma diretta, sia attraverso leveraggi leveraggi.. E’ il principio dei misuratori di forza peso, cioè delle bilance meccaniche meccaniche.. •Misurando l’accelerazione di un corpo di massa nota alla quale è applicata la forza incognita incognita.. •Bilanciandola attraverso una forza magnetica nota nota.. •Utilizzando la forza per mettere in pressione un fluido e quindi misurare la pressione pressione.. •Applicando la forza ad un elemento elastico e misurandone la deformazione. deformazione. •Misurando il cambiamento di moto di precessione di un giroscopio causato da una coppia applicata, correlata alla forza da misurare. misurare. •Misurando il cambiamento della frequenza propria di un cavo messo in tensione dalla forza da misurare misurare.. Le Bilance 2 26/08/2010 Misure di forza da misure di accelerazione 3 26/08/2010 Le bilance elettromagnetiche Le celle di carico idrauliche e pneumatiche 4 26/08/2010 Le celle di carico a deformazione 5 26/08/2010 Celle di carico estensimetriche Se all’elemento elastico che si deforma vengono incollati degli estensimetri elettrici a resistenza si ottengono le cosiddette e molto diffuse celle di carico estensimetriche. Celle di carico a compressione Quando la sensibilità della cella di carico non è sufficiente si utilizzano celle di carico il cui elemento flessibile è sottoposto a momento flettente, ottenendo a parità di forza una maggiore deformazione a scapito però di una minore rigidezza. 6 26/08/2010 Celle di carico per la misura di più componenti Alcune applicazioni richiedono la misura di più componenti della forza applicata ad un oggetto. Tali misure possono essere effettuate in due modi: •mediante l’impiego di un insieme di celle di carico montate in modo da misurare con ognuna una diversa componente; •utilizzando una singola cella di carico che misura più componenti di forze e momenti grazie alla sua forma particolare e alla disposizione degli estensimetri. Misurazione delle componenti delle forze e dei momenti applicati 7 26/08/2010 Celle di carico piezoelettriche Le celle di carico piezoelettriche sono costituite da elementi meccanici che trasmettono la forza da misurare ad un cristallo piezoelettrico Celle di carico piezoelettriche e applicazione in martelli strumentati 8 26/08/2010 Celle di carico con sensori di deformazione a fibra ottica Giroscopi Si pone la bilancia in equilibrio con il giroscopio fermo, quindi lo si pone in rotazione. Applicando una forza nota per deviare l'asse giroscopico si può misurare il momento di reazione. 9 26/08/2010 Sistemi vibranti Misure di coppia su alberi fissi e rotanti 10 26/08/2010 11 26/08/2010 Misura della coppia dalla misura delle reazioni vincolari trasmesse a terra 12 26/08/2010 Misure di potenza meccanica La potenza meccanica su un sistema meccanico che trasla è pari al prodotto tra la forza applicata F e la velocità v con cui trasla, su un albero rotante è il prodotto tra la coppia C e la velocità angolare ω. 13 26/08/2010 14 26/08/2010 KW Nm 100% 80% 60% 40% Nnom min-1 Freno a correnti parassite, particolare della cella di carico e curve caratteristiche 15 26/08/2010 Freno a polveri e curve caratteristiche 16
