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Meccanismo biella-manovella

Come funziona il meccanismo biella-manovella?

Il meccanismo biella-manovella, noto anche come manovellismo di spinta rotativa, è un meccanismo utilizzato per trasformare il moto rotatorio continuo in moto alternativo e viceversa.

Tale meccanismo trova la sua pratica applicazione in tutte le macchine, operatrici o motrici, dotate di moto alternativo.

In particolare il meccanismo biella-manovella trova applicazione nei comuni motori a scoppio, che sono la base dei moderni mezzi di trasporto.

Tale manovellismo è composto da un'asta (biella) articolata ai due estremi: quello superiore (occhio o piede di biella) può ruotare o sullo spinotto o sulla testa a croce rigidamente collegata allo stantuffo e mobile con esso di moto rettilineo alternato, mentre quello inferiore (testa di biella) è formato da un collare che abbraccia un perno (bottone di manovella o semplicemente bottone) posto eccentricamente rispetto all'asse dell'albero principale.

Meccanismo biella-manovella

Meccanismo biella-manovella (in blu la biella e in rosso la manovella).

Il meccanismo, rappresentato in tre fasi distinte, è riassunto nella figura seguente:

fasi del meccanismo biella-manovella

Meccanismo biella-manovella rappresentato in tre fasi distinte.

Dal punto di vista puramente cinematico il moto del meccanismo biella-manovella può essere assimilato a quello di un'asta rigida i cui estremi descrivono traiettorie diverse, e precisamente il piede si muove di moto rettilineo mentre la testa descrive una traiettoria circolare: il moto risultante per la biella è un moto assai complesso e caratteristico.

moto del meccanismo biella-manovella

Moto del meccanismo biella-manovella.

Se il punto B (bottone di manovella) si muove di moto uniforme su una circonferenza di raggio r e ha la velocità v, il punto P (piede di biella), collegato a B mediante la biella di lunghezza L e obbligato a spostarsi lungo la retta OM, si muove di moto alternativo e può compiere uno spostamento massimo (corsa) pari al doppio del raggio r della manovella.

Posto:

μ = L / r

in cui:

  • L = lunghezza della biella;
  • r = raggio della manovella;

lo spostamento s di P dal punto più esterno M dipende dall'angolo α di rotazione della manovella rispetto alla lunghezza OM.

Tale spostamento s viene calcolato con la seguente formula:

spostamento del piede di biella

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