Breve presentazione
Cari lettori, mi presento.
Sono un giovane studente di ingegneria meccanica con tanta voglia di imparare cose nuove.
Tra un’idea e uno scherzo insieme alla pagina Sistema Critico è nata l’idea di questa piccola rubrichetta mensile che si propone di spiegare nella maniera più semplice possibile come funzionano i meccanismi con cui tutti i giorni interagiamo senza neanche pensarci troppo.
Spero che l’idea di queste brevi letture piaccia tanto a Voi quanto a me. L’intento principale non è certo di dare una dimostrazione di saccenza, né tantomeno fornire basi per concetti che tuttora maneggio con difficoltà, quanto più suscitare interesse per lo sterminato mondo delle applicazioni meccaniche. Tutto questo per farvi arrivare a fine articolo dicendo “Toh, non pensavo fosse così!” oppure “Guarda quanto è superficiale, il funzionamento di questo meccanismo ha bisogno di altre precisazioni. Non ci siamo!”.
Vi chiedo anticipatamente scusa per le imprecisioni e semplificazioni che troverete in queste brevi trattazioni e sono già entusiasta all’idea di leggere i vostri commenti e reazioni dopo ogni puntata per poter prendere spunto dai vostri pareri e migliorare sempre di più la qualità di questi articoli.
Con la speranza di aver suscitato in voi quantomeno un po’ di curiosità vi saluto anticipando il primo argomento di cui tratterò: la tanto maltrattata frizione automobilistica.
LA SPINGI TUTTI I GIORNI E VUOI CONOSCERLA UN PO’ MEGLIO?
ECCOLA: LA FRIZIONE
Eccoci qui al primo appuntamento con la meccanica, come anticipato oggi parliamo di un elemento tanto fondamentale quanto maltrattato del nostro mezzo di trasporto per eccellenza: la frizione dell’automobile.
Sono consapevole che tutti sappiate se non nello specifico, in linea generale quando si usa la frizione, ma è vediamola da un punto di vista più tecnico.
La frizione la spingiamo quando accendiamo la macchina, quando vogliamo effettuare un cambio di marcia e quando vogliamo fermarci, in particolare senza spegnere il motore, come allo stop. Ma cosa accade nello specifico?
Innanzitutto vediamo dove si colloca la frizione
Il motore della macchina è dove l’energia della combustione viene convertita in energia meccanica come movimento traslatorio alternato del pistone nel cilindro. Tramite ciò un albero a gomiti viene trasformato in moto rotatorio e quindi da una forza ad una coppia. (Ci avete capito niente? Spero di sì, perché la prima volta che me l’hanno detto non ci ho capito una cippa!). In pratica quello che succede è la stessa cosa che avviene nella macchina a vapore inventata da Watt che abbiamo sentito dire tutti sui banchi di scuola: un pistone fa su e giù e tramite una biella si mette in rotazione un albero.
Questa energia immagazzinata nel moto rotatorio dell’albero però non è troppo comoda così com’è…bisogna farla arrivare in qualche modo alle ruote e quello che vogliamo magari è anche poter decidere a che velocità andare con la macchina…e a questo serve il cambio. La frizione è posta fra il motore e il cambio.
Che cos’è la frizione?
La frizione meccanicamente si definisce come innesto ad attrito. Ovvero, è un collegamento fra due alberi di cui uno è quello conducente (motore) e il secondo è quello condotto (cambio). È un elemento che permette di tenere collegati (o scollegare quando la si spinge) a piacimento il motore dal cambio. Permette la trasmissione di coppia tra i due alberi. Si definisce innesto ad attrito proprio perché è l’attrito a giocare il ruolo di attore protagonista della trasmissione della coppia.
E come funziona?
A questo punto sappiamo dov’è e che cos’è la frizione. Vediamo adesso come funziona a grandi linee esaminando uno schema di una frizione. Senza addentrarci nello specifico di una particolare soluzione di un modello di automobile, e senza considerare accorgimenti e soluzioni costruttive e migliorative che sono presenti nelle frizioni automobilistiche moderne, la frizione è costituita da superfici di frizione (dischi) che vengono mantenuti spinti “a pacco” da un sistema di levette e molle precompresse che generano una forza perpendicolare alle superfici di attrito, in modo da generare la forza di attrito – (forza di attrito) = (forza perpendicolare)x(coefficiente di attrito) – che permetta la trasmissione di coppia.
La presenza delle molle precompresse fa sì che la frizione sia normalmente innestata, ossia che la coppia generata del motore venga trasmessa al cambio.
Quando si spinge il pedale della frizione una “forchetta” spinge su un manicotto che va a ricomprimere le molle. Così si compensa la spinta che queste generano sulle levette e, come abbiamo visto prima nella formula di attrito, senza forza perpendicolare non si ha forza di attrito e di conseguenza niente trasmissione di coppia fra il motore e il cambio.
Come abbiamo visto spingendo la frizione non facciamo altro che annullare la trasmissione di coppia tra il motore e il cambio.
