ESAME DI MATURITA’ TECNICA INDUSTRIALE SPERIMENTALE Indirizzo: Meccanica-Progetto Ergon 1996b Un ventilatore per usi industriali è montato, con un mozzo lungo 90 mm e foro M 50 mm, all’estremità di un albero. Sull’altra estremità dell’albero, che ha uguale diametro, è montata una puleggia a gole per quattro cinghie trapezoidali uguali avente diametro primitivo di 200 mm e larghezza di 110 mm. Essa realizza la trasmissione, con un rapporto unitario, con un motore elettrico che eroga la potenza di 18 kW a 1000 giri/min. I tiri delle cinghie sulla puleggia sono di 2100 N per il ramo conduttore e di 380 N per il ramo condotto. L’albero, realizzato in acciaio Fe 360, scarica, con il suo tronco mediano, su un supporto con due cuscinetti a rotolamento 60 BC 02, secondo la designazione ISO, del tipo rigido ad una corona di sfere. Le dimensioni di ingombro dei cuscinetti sono: ! diametro del foro: 60 mm; ! diametro esterno: 110 mm; ! larghezza: 22 mm. Gli anelli dei cuscinetti sono bloccati sull’albero da due spallamenti distanti 100 mm e da due anelli elastici UNI 7436. Il candidato, assunto con giustificato criterio ogni altro dato non citato nella traccia, esegua: < il disegno di fabbricazione dell’albero, completo di quote, tolleranze e rugosità; < la verifica della sezione più sollecitata dell’albero; < il ciclo di fabbricazione dell’albero stesso, per la produzione di un lotto di alcune centinaia di pezzi, citando le macchine, gli utensili, gli attrezzi, gli strumenti di controllo e la successione tecnologicamente corretta ed economicamente più conveniente delle lavorazioni. Durata massima della prova: 8 ore. E’ consentito soltanto l’uso di tavole numeriche, manuali tecnici, regolo calcolatore e calcolatrici portatili non programmabili. Non è consentito lasciare l’Istituto prima che siano trascorse 3 ore dalla dettatura del tema. Relazione di calcolo Determinazione del tipo di cinghia (tabella1) Fattore di servizio stimato Fs 1.3 Potenza di calcolo pc = 13 . ⋅ 18 = 23.4 kW Si utilizzeranno 4 cinghie tipo B Calcolo del diametro dell’albero La sezione più sollecitata si trova in corrispondenza dell’appoggio A Momento torcente Mt in A T1 T2 Dp tensione sul ramo condotto di cinghia 2100 N tensione sul ramo conduttore di cinghia 380 N diametro primitivo della puleggia Mt = D2 ⋅ (T1 − T2 ) = 172000 Nmm 2 Momento flettente Mf in A M f = (T1 + T2 ) ⋅ 121 = 15040 Nmm 2 Il momento flettente ideale Mfi vale: M fi = M 2f + 0.75 M t2 = 149714 Nmm Tensione ammissibile a flessione Ffamm Ffamm 90 N/mm2 a cui corrisponde un coefficiente di sicurezza intorno a 4.5 (tabella2) Il diametro minimo della sezione dell’albero, in corrispondenza dell’appoggio A: d= 32 ⋅ M fi 3 π ⋅ σ famm = 25 mm Il diametro dell’estremità d’albero è ampiamente verificato