N. 2
BOLLETTINO TECNICO
1949
Sollecitazioni meccaniche.
Nella figura 1 abbiamo riportato lo 9chema costruttivo del motore a semplice e doppio effetto quale può essere oggi costruito impiegando sistema di lavaggio e scarico nella parte inferiore del cilindro.
Nella tabella allegata abbiamo riunito l'andamento degli sforzi che bì hanno nell'ossatura e negli organi principali dei due motori durante il funzionamento.
A maggior chiarimento aggiungeremo le seguenti osservazioni :
a) Motore a semplice effetto.
Gli sforzi derivanti dalla pressione massima di combustione sono di compressione per le parti mobili : stantuffi, aste e bielle, di trazione sugli organi fissi che collegano il cilindro al basamento, di flessione nei perni di testa a croce e sul basamento, di flessione e torsione sull'albero a manovelle.
L'asta dello stantuffo e la biella sono assoggettati a sforzi di compressione molto variabili, ma sempre nello stesso senso. Tali sforzi inducono sollecitazioni con variazioni percentuali aBsai forti, per cui si deve tenere conto di un coefficente abbastanza notevole di fatica per compressione, specialmente se vi sia a temere presenza di umidità o di vapori acidi.
L'ossatura fissa del motore è soggetta a trazione in quei motori in cui non vi è collegamento diretto mediante tiranti fra la testata del cilindro e la parte inferiore del basamento; essendo però in genere l'ossatura stessa costituita da ghisa, materiale meno sensibile alle variazioni di forma e di sezione, ed in genere assai largamente proporzionata, non sono da aversi particolari preoccupazioni.
Ciò nonostante molti costruttori, e noi stessi fra questi, preferiscono un collegamento diretto, mediante tiranti di acciaio, messi preventivamente in tensione fra cilindro e basamento; in questo caso gli sforzi dovuti alla combustione si sovrappongono alla tensione iniziale dei tiranti e alla compressione dei montanti inducendo nei tiranti una maggiore sollecitazione e scaricando la compressione iniziale nei montanti. Il rischio della fatica è però trascurabile trattandosi di oscillazioni di modesta entità.
I perni di testa a croce salvo qualche variazione dovuta all'inerzia in motori veloci, lavorano a flessione secondo un diagramma analogo a quello della
compressione delle aste e bielle ; analogo andamento hanno le-soflecitazioni composte di flessione e torsione indotte da ogni singolo cilindro nell'albero a gomito.
1 bulloni dei cuscinetti di banco e biella non trasmettono sforzi, almeno nei motori lenti, e sono S02setti solo al carico costante della chiusura di montaggio.
In qualunque modo considerato, essendovi in ogni caso sollecitazioni variabili in più o in meno ma nello stesso senso, il progetto degli organi principali del motore a semplice effetto non presenta oggi difficoltà ; il calcolo e l'esperienza già da molti anni hanno dettato le norme principali di proporzionamento, ed anche i pezzi di forma relativamente più complessa quali l'asta dello stantuffo e la biella non danno preoccupazioni.
b) Motore a doppio effetto.
La costruzione del motore a doppio effetto dà luogo per contro ad andamento di sforzi e distribuzione di carichi notevolmente diversi.
Alle azioni del motore a semplice effetto quali si hanno in conseguenza della pressione applicata nella camera di combustione superiore si aggiungono, una volta per giro, azioni analoghe, ma in senso opposto, dovute alla pressione derivante dalla camera di combustione inferiore.
L'asta dello stantuffo, soggetta a compressione nella corsa discendente, viene assoggettata a trazione di circa pari entità nella corsa ascendente. Questi sforzi di pressione e trazione sollecitano alternativamente quella parte di asta compresa fra la testa croce e lo stantuffo, si sommano invece alla tensione iniziale di serraggio in quella parte di asta che costituisce il collegamento con la testa croce. Nella zona dell'asta nella quale si ha il passaggio fra i due tipi di sollecitazione si hanno condizioni particolarmente delicate e non sempre facilmente prevedibili, come i primi costruttori hanno dovuto apprendere a proprie spese.
Analoghe condizioni si hanno nella biella soggetta alternativamente a sforzi di trazione e coni-pressione, nel perno di testa croce a sua volta alternativamente inflesso in senso opposto.
E' noto che il limite di resistenza alla fatica per parti sollecitate alternativamente nei due sensi è molto più basso rispetto a quando si abbiano sollecitazioni massime equivalenti, ma contenute in un senso solo ; questo esalta in modo particolare l'importanza delle concentrazioni di sforzi che si
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