Frizione (meccanica)

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La frizione è un organo meccanico che ha la funzione di connettere a comando due alberi per permettere o meno ed eventualmente modulare la trasmissione del moto rotatorio.

[modifica] Introduzione

In parole più semplici, consente di unire gradualmente il moto di due alberi che ruotano a velocità diversa, per esempio per far partire gradualmente da ferma l'automobile con il motore a combustione, senza spegnere il motore, applicando la trazione non istantaneamente attraverso un ingranaggio, ma progressivamente. Il funzionamento è simile a quello dei freni, ma inverso: i freni sono fermi, e la ruota non viene bloccata istantaneamente, ma gradualmente grazie all'attrito; allo stesso modo la frizione muove gradualmente un albero fermo o in rotazione a velocità diversa.

L'apertura o chiusura della frizione può essere effettuata per via meccanica, tramite leve e cavi tiranti, per via idraulica, pneumatica o elettrica.

Esistono poi frizioni automatiche, in grado di aprirsi se il momento torcente supera un valore limite (limitatori di coppia) o chiudersi al superamento di una certa velocità angolare.

[modifica] Frizione delle macchine

Il sistema di trasmissione a ruote di frizione è usato per trasmettere il moto internamente alla testa motrice di una macchina o macchina utensile, esso si basa sulla calettatura di due ruote di determinati diametri e larghezze su due alberi paralleli in modo che le due ruote si tocchino in un punto detto punto di frizione.

In una trasmissione a ruote di frizione è necessario che una ruota sia motrice e l'altra condotta, non è possibile avere due ruote di frizione entrambe motrici o entrambe condotte. Avendo una ruota motrice e l'altra condotta, dal momento che il punto di frizione è singolo (in un sistema ideale, nel sistema reale la differenza è trascurabile) si ha una velocità periferica costante.

Semplificando la formula si ottiene un uguaglianza tra il prodotto del numero di giri e del diametro di ciascuna ruota.
D₁n₁ = D₂n₂ Si arriva così a definire il rapporto di trasmissione indicato con la lettera greca τ (tau), ovvero il rapporto tra il diametro della prima ruota e il quello della seconda, equivalente al rapporto tra il numero di giri della seconda ruota e quello della prima; possiamo affermare quindi che in una trasmissione con ruote di frizione il numero di giri di una ruota è inversamente proporzionale al diametro della stessa.

[modifica] Frizione sui veicoli

Il disco di attrito di una frizione di automobile. L'albero primario del cambio è connesso al centro del disco con le molle.

Una applicazione tipica è nell'automobile, dove la frizione inserita nella trasmissione tra il motore ed il cambio permette il temporaneo disinserimento del momento torcente prodotto dal motore per permettere il cambio della velocità e scollega le ruote dal motore quando il veicolo è fermo, mantenendo acceso il propulsore.

[modifica] Tipo di frizione

Le frizioni possono funzionare in vario modo:

• Frizione a secco
• Frizione a bagno d'olio, in cui l'elemento di attrito è immerso in un liquido refrigerante e lubrificante, che ne migliora le prestazioni e allunga la durata
• Frizione centrifuga, caratterizzata da un funzionamento automatico, legato ai regimi di rotazione della stessa.

[modifica] Struttura della frizione

Le frizioni a seconda del tipo, hanno strutture differenti:

• Frizione a secco, La frizione più usata è quella monodisco a secco. La coppia fornita dal motore viene trasmessa all’albero condotto sfruttando la resistenza d’attrito che si sviluppa tra le due superfici, una solidale all’albero motore e l’altra all’albero di entrata del cambio, premute tra loro grazie all’azione di molle. Il disco condotto, in lamierino di acciaio per molle , è montato sul mozzo scanalato : la scanalatura permette al disco uno scorrimento di qualche millimetro. La superficie del disco è rivestita esternamente di un materiale ad elevato coefficiente d’attrito fissato tramite ribattini. Per rendere più elastico e più dolce l’innesto il disco è provvisto di molle parastrappi. L’anello spingidisco ha il compito di portare avanti e premere il disco condotto contro il volano fissato all’albero motore. Premendo il pedale, la leva di comando allontana il disco condotto dal volano. Rilasciando il pedale del disco riavviane il contatto. Per l’attrito che si genera tra le diverse superfici si giunge alla stessa velocità di rotazione.
• Frizione multidisco, Nella frizione a dischi multipli (in bagno d’olio o a secco) costituita da più dischi condotti, viene aumentata la coppia motrice in quanto risulta aumentata la superficie di contatto. Il comando delle due frizioni può essere sia meccanico che idraulico. Il massimo sforzo da esercitare sul pedale è di circa 120 N e di circa 180 N sugli autocarri. Tale forza viene moltiplicata tramite leve e tiranti (comando meccanico) o da comandi oleodinamici.
• Frizione centrifuga, la frizione è composta da masse mobili, poste su perni e libere di fluttuare, mentre le molle agiscono su tali masse, in modo che queste non trasmettano il moto prima di un determinato limite (o che agiscano in modo inverso).

[modifica] Comando della frizione

Nelle automobili, quando viene premuto il pedale di comando (il pedale più a sinistra), attraverso un cavo tirante o un sistema idraulico il disco viene allontanato dal volano, sconnettendo le due parti. Il cambio di velocità non è più soggetto a forza e gli ingranaggi possono liberamente cambiare configurazione.

Nelle motociclette la frizione viene aperta per mezzo di una leva posta sulla maniglia di sinistra del manubrio.

Il materiale abrasivo è soggetto ad usura, in particolare nei momenti in cui il pedale è leggermente premuto, pur senza staccare. In queste condizioni la forza delle molle è ridotta e il disco slitta leggermente surriscaldandosi e deteriorandosi. Anche il rilascio della frizione contemporaneamente a una brusca accelerata è causa di maggiore usura.

Negli scooter senza marce, nelle motoseghe ed altri utensili a motore a combustione, sono usate frizioni automatiche, che per effetto di masse soggette alla forza centrifuga, sono in grado di innestarsi quando la velocità angolare supera un certo limite.
In altri apparecchi, per esempio alcuni tagliaerba, sono impiegate frizioni che si aprono se la coppia resistente supera un valore limite, per esempio se la macchina incontra un ostacolo.

[modifica] Numero di dischi

Le frizioni possono avere diversi numeri di dischi:

• Disco singolo
• Doppio disco
• Triplo disco
• Multidisco, generalmente sono formate da 6 dischi condotti e 7 dischi conduttori

Le frizioni a doppio e triplo disco il cui scopo è di trasmettere maggiore coppia rispetto a quelle singole e vengono montate ovviamente su vetture performanti, mentre le multidisco sono le frizioni adoperata per le motociclette.

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