Docente/i: Stefano Farnč   Michele Sangirardi  

Denominazione del corso: Macchine e costruzioni di macchine
Codice del corso: 506607
Corso di laurea: Ingegneria Industriale
Sede: Pavia
Settore scientifico disciplinare: ING-IND/08,ING-IND/14
L'insegnamento è caratterizzante per: Ingegneria Industriale
Crediti formativi: CFU 15
Sito web del corso: n.d.

Obiettivi formativi specifici

Modulo "Macchine"
Scopo del corso di Macchine è quello d'illustrare le principali caratteristiche costruttive ed operative delle macchine operatrici a fluido di maggior interesse industriale. Particolare attenzione è dedicata ai criteri di scelta delle macchine, ai criteri di regolazione e all'interazione macchina-impianto, al fine del loro utilizzo ottimale. Sono, inoltre, sinteticamente analizzate le caratteristiche dei principali impianti di produzione dell'energia, i loro campi d'applicazione, prestazioni e condizioni operative.
Modulo "Costruzioni di macchine"
Nella seconda parte del corso saranno fornite le nozioni fondamentali di dimensionamento, di verifica di resistenza e di previsione della durata di vita. Verranno quindi trattati i criteri e i metodi per la valutazione della resistenza di componenti sollecitati staticamente ed a fatica, con applicazioni relative a casi significativi.

Programma del corso

Modulo "Macchine"

Principi Generali

Introduzione al corso e allo studio delle macchine

Elementi di idraulica
Idrostatica. Idrodinamica. Canali e tubazioni

Macchine idrauliche operatrici
Concetti fondamentali, classificazione, campi di funzionamento e criteri di scelta delle pompe. Pompe alternative. Pompe centrifughe. Altre macchine operatrici

Macchine idrauliche motrici
Utilizzazione dell’energia idraulica. Generalità sugli impianti idroelettrici e sugli impianti ad accumulo. Turbine idrauliche. Turbine ad azione. Turbine a reazione. Altre macchine motrici

Macchine termiche
Elementi di termodinamica. Cicli termodinamici

Turbine a gas

Macchine operatrici
Compressori alternativi. Compressori rotativi

Impianti di cogenerazione e a cicli combinati

Affidabilità e sicurezza delle macchine
La Direttiva Macchine. Il fascicolo tecnico e la marcatura CE. Affidabilità delle macchine

Modulo "Costruzioni di macchine"

Descrizione funzionale dei più comuni elementi di macchine
Descrizione dei più comuni elementi di macchine e sistemi meccanici (ruote, pulegge, assi, alberi, ingranaggi, cuscinetti, telai, molle, recipienti di piccolo spessore), con riferimento alle funzioni da loro sostenute ed alle aspettative di esercizio.

Analisi cinematica
Gradi di libertà e di vincolo, classificazione dei sistemi (ipostatici, isostatici, iperstatici); schematizzazione delle situazioni reali con particolare riferimento ad assi, alberi e cuscinetti; cinematica delle strutture, valutazione della labilità.

Statica
Forze e sistemi di forze, momenti, reazioni vincolari, condizioni di equilibrio (aspetti concettuali ed applicativi con riferimento agli elementi delle macchine); applicazioni relative ad alberi, assi, supporti.

Azioni interne
Diagrammi delle azioni interne (azione assiale, taglio, flessione, torsione) in strutture isostatiche a geometria piana, con carichi applicati anche fuori piano.

Sforzi e deformazioni, legame elastico lineare
Geometria delle aree; i casi di De Saint Venant: azione assiale, flessione retta, taglio, torsione in componenti a sezione circolare.

Calcoli di deformabilità degli elementi di macchine
Metodo della linea elastica; principio dei lavori virtuali, con introduzione al calcolo delle reazioni iperstatiche; applicazione a elementi di macchine e strutture.

Analisi dello stato di sforzo piano
Definizione delle sollecitazioni principali. Cerchi di Mohr. Determinazione delle sollecitazioni principali a partire da stati di sforzo generici piani e viceversa. Determinazione dello stato di sforzo in sezioni di elementi di macchine caricati anche fuori dal proprio piano.

Sollecitazioni limite
Comportamento statico del materiale, curve sforzo-deformazione per materiali duttili e fragili e determinazione delle condizioni limite di resistenza a trazione. Comportamento del materiale sottoposto a sollecitazioni cicliche, diagramma di Whöler e definizione del limite di fatica. Definizione della sollecitazione ammissibile e del coefficiente di sicurezza.

Effetto di intaglio
definizione del coefficiente di sovrasollecitazione teorico, Kt, e di quello sperimentale, Ks, per materiali fragili e duttili e del coefficiente di intaglio a fatica, KF.

Verifica di resistenza
verifica di resistenza per stati di sforzo semplici e multiassiali. I principali criteri di resistenza statica per materiali duttili e fragili. Verifica di resistenza a fatica, criterio di Gough e Pollard per sollecitazioni flesso-torsionali.

Applicazioni
esempi di progetto e verifica di elementi di macchine.

Prerequisiti

Conoscenze di base della termodinamica, della fluidodinamica e della meccanica.

Tipologia delle attività formative

Lezioni (ore/anno in aula): 116
Esercitazioni (ore/anno in aula): 0
Attività pratiche (ore/anno in aula): 0

Materiale didattico consigliato

Il testo di riferimento è costituito dalle dispense del docente

Modalità di verifica dell'apprendimento

L'esame di Macchine è costituito da una prova scritta, suddivisa in due parti: teoria ed esercizi. Per il superamento dell’esame, è necessario ottenere una valutazione sufficiente in entrambe le parti. Il voto finale è la media dei voti conseguiti nelle due parti (entrambe sufficienti)