Ho visto che il modello della E550 di Lineamodel in H0 ha gli assi motori (ciechi) con i contrappesi in posizione inquartata (ruotati di 90 gradi tra loro).
Di conseguenza la bielle motrici fanno dei movimenti che sono sfasati di un quarto di giro fra loro.
Questa soluzione, come è noto, è utilizzata nelle locomotive a vapore per evitare situazioni di impuntamento all'avvio: infatti se le bielle fossero fra loro a 0 (o 180°) potrebbe accadere che allo spunto entrambe le manovelle si trovino allineate in orizzontale e quindi i pistoni nei cilindri non abbiano alcuna possibilità di metterle in movimento, potendo essi fare solo delle spinte in orizzontale (punto morto). Lo sfasamento faceva sì che almeno una delle bielle si trovasse sempre in posizione tale da poter rispondere ad una spinta con una rotazione.

Nelle locomotive trifase non si sono organi meccanici in moto alternativo (come i pistoni) da trasformare in un moto rotatorio, per cui credo che il problema non dovrebbe esistere: quando il motore inizia a girare può in ogni caso trascinare con l'asse cieco le bielle motrici, perchè imprime direttamente un moto rotatorio.
Quindi l'inquartamento non dovrebbe essere necessario.
Qualcuno ne sa qualcosa?
Sul Cornolò delle Locomotive non ho trovato risposta.
Grazie

Prendiamo due assi accoppiati con bielle.
Di ogni biella possiamo definire uno spostamento orizzontale ed uno spostamento verticale.
Di questi spostamenti, solo quello orizzontale è in grado di trasmettere forze, mentre quello verticale non ne è in grado.

Se una delle bielle risulta sfasata di 90° rispetto all' altra (non importa se in avanti o indietro), in ogni punto della rotazione ci sarà sempre una biella che potrà trasmettere una forza orizzontale.

Per entrare più nel dettaglio, la forza trasmissibile da ciascuna biella è massima quando è nel punto più alto o nel punto più basso, mentre è zero quando è in uno dei due punti di massimo spostamento orizzontale.
Partendo dal punto più alto ( o più basso) la forza trasmissibile diminuisce in proporzione alla rotazione, fino ad arrivare a zero quando la biella è alla massima escursione orizzontale.
Se lo sfasamento frà le bielle è di 90°, quando la forza di una biella diminuisce, la forza trasmissibile dall' altra biella aumenta.
Esiste una dimostrazione matematica che evidenzia che la somma delle forze trasmissibili dalle bielle sfasate 90° è costante, non dipende dall' angolo di rotazione.

L' altra dimostrazione può essere capitata a qualche fermodellista : il rodiggio di una locomotiva modello, preso da solo, ovvero solo assi e bielle di accoppiamento, riesce a ruotare e ad avanzare su un tavolo dopo solo una piccola spinta. Un minimo di imperfezione nella quartatura lo fà, invece, procedere a scatti.


Stefano Minghetti

intervengo cercando di contribuire per una maggiore precisione
Stefano, scusa il pastrocchio, non so come si fanno citazioni multiple e parziali
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Prendiamo due assi accoppiati con bielle.
Di ogni biella possiamo definire uno spostamento orizzontale ed uno spostamento verticale.
Di questi spostamenti, solo quello orizzontale è in grado di trasmettere forze, mentre quello verticale non ne è in grado.
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non proprio, più precisamente può trasmettere forze quello circa parallelo all'asse del cilindro (ci sono loco coi cilindri inclinati)
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Se una delle bielle risulta sfasata di 90° rispetto all' altra (non importa se in avanti o indietro), in ogni punto della rotazione ci sarà sempre una biella che potrà trasmettere una forza orizzontale.

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meglio se una delle ruote , con relativa manovella, risulta sfasata......
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Per entrare più nel dettaglio, la forza trasmissibile da ciascuna biella è massima quando è nel punto più alto o nel punto più basso, mentre è zero quando è in uno dei due punti di massimo spostamento orizzontale.
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più precisamente, la forza è massima quando l'angolo con la manovella è di 90°, vicino ma non coincidente col punto più alto o basso
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Partendo dal punto più alto ( o più basso) la forza trasmissibile diminuisce in proporzione alla rotazione, fino ad arrivare a zero quando la biella è alla massima escursione orizzontale.
Se lo sfasamento frà le bielle è di 90°, quando la forza di una biella diminuisce, la forza trasmissibile dall' altra biella aumenta.
Esiste una dimostrazione matematica che evidenzia che la somma delle forze trasmissibili dalle bielle sfasate 90° è costante, non dipende dall' angolo di rotazione.

L' altra dimostrazione può essere capitata a qualche fermodellista : il rodiggio di una locomotiva modello, preso da solo, ovvero solo assi e bielle di accoppiamento, riesce a ruotare e ad avanzare su un tavolo dopo solo una piccola spinta. Un minimo di imperfezione nella quartatura lo fà, invece, procedere a scatti.


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condivido la perplessità relativa alla necessità di sfasamento in caso di motore elettrico che mi pare abbia coppia costante al variare dell'angolo di rotazione

Tutto giusto, ma vale per le locomotive a vapore, le cui bielle sono azionate da una manovella motrice che viene spinta avanti e indietro dallo stantuffo e quindi non può trasmettere il moto rotatorio alla biella motrice e quindi all'asse se la testa si trova a 0 o 180 gradi.
In presenza di motori elettrici si ha però già in partenza un moto rotatorio, che viene applicato direttamente alla biella motrice. Essa sarà forzata in ogni posizione in cui si trovi all'inizio a seguire la rotazione.
O sbaglio?

Le bielle, composte da barre rigide con almeno 2 perni, proprio in quanto tali, non possono il alcun caso trasmettere direttamente moti rotatori.

Per farlo dovrebbero essere il qualche modo fissate (saldate) alla ruota azionata dal motore, ma in questo caso girerebbero assieme alla ruota, conficcandosi nel terreno e sbattendo da altre parti senza poter trasmettere alcun tipo di moto rotatorio.

Luigi Cartello

Ciao Fao45 e dgmax,

guardate che io mi riferivo solo al caso di bielle di accoppiamento frà assi con ruote.
Non prendevo in considerazione il caso di conversione da moto lineare a moto circolare, come può essere il caso della biella del pistone (a scoppio o a vapore che sia).
Proprio come nelle locomotive trifasi o come nelle locomotive diesel a bielle.

La biella che trasmette il moto, nelle varie fasi, è illustrata nel disegno seguente :

Nelle fasi 1 e 3 trasmette il moto la biella rossa.
Nelle fasi 2 e 4 trasmette il moto la biella blu.
Si intende che la biella rossa sia su una fiancata e la blù sull' altra.

In una locomotiva modello, privata del motore, le ruote accoppiate con bielle ruotano in sincronia frà loro.
Se si scollega anche solo una delle bielle di accoppiamento, il sistema si blocca. Chi ha provato, lo ha ben chiaro.

Per chi lo conosce, in elettrotecnica equivale ad un sistema bifase.


Stefano Minghetti

Bene, così abbiamo fatto un po' più di chiarezza.
Per dgmax : Quella che chiami manovella motrice, che viene spinta avanti e indietro dallo stantuffo, è il testa a croce , al quale è collegata la testa di biella motrice.
per completezza, e precisione terminologica, aggiungo che si chiama stantuffo l'organo che viene spinto dal vapore e, attraverso un'asta comunica il moto al testa a croce (che corre su guide lineari)e alla biella motrice, e si chiama pistone l'organo che riceve la pressione dei gas e comunica il moto direttamente alla testa di biella.
La differenza è che lo stantuffo scorre senza generare forze sulle pareti del cilindro oltre all'attrito, mentre il pistone, nella corsa attiva, esercita una pressione sulla superficie semicilindrica opposta alla posizione della biella motrice.

Questione decisamente interessante.

Da studi di meccanica che ho fatto in gioventù, in un sistema di bielle bisogna curare che tutte le forze e le inerzie generate dalle masse in rotazione siano il più possibile equilibrate tra loro.

L’angolo di quartatura ovviamente incide su questo bilanciamento, e se l’hanno messo a 90 è probabilmente la scelta migliore.


Spero di non essermi sbagliato, nel mio lavoro non ho più usato quelle nozioni.


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Effettivamente, a naso l'inquartamento bilancia meglio le forze. Esempi nel motore a quattro tempi a quattro cilindri c'è uno scoppio ad ogni quarto di giro.

Ehm, veramente lo scoppio è ad ogni mezzo giro.
il ciclo aspirazione-compressione-scoppio/espansione-scarico avviene in due giri, 720°, quindi la regolarità di marcia impone uno scoppio ogni mezzo giro, 180°.
Il bilanciamento avviene tramite contrappesi.

Il problema del punto morto non si pone, perché il motore parte, spinto da un motorino apposito, senza carico, con la trasmissione in posizione di folle.

Ciao,

Per le locomotive a vapore a due cilindri, tutta la famiglia delle 740 e derivate o 625 o 640, è la scelta più comune. Altrimenti, come è già stato detto, se lo sfasamento fosse a 180° la macchina in determinate condizioni potrebbe non riuscire a spuntare. Inoltre l'angolo a 90° delle bielle influenza anche la velocità massima che la locomotiva può raggiungere senza creare danno a se stessa o all'armamento, in quanto ad ogni giro stantuffo e contrappeso inducono forze notevoli ad entrambi - armamento e locomotiva.

Contrariamente per le locomotive a 4 cilindri, come la famiglia delle 685, o 691, lo sfasamento è di 180° e ciò permette a queste macchine, unitamente al grande raggio delle ruote motrici, velocità notevolmente più alte rispetto alle macchine a 2 cilindri. Poiché come è facile intuire quelle forze che prima risultavano direttamente scaricate su armamento e locomotiva, vengono questa volta annullate dalla simmetria della distribuzione.

Se volete saperne di più consiglio questo libro: https://books.google.it/books?id=bUoPog ... gQ6AEILTAB
L'ho letto tutto di un fiato e copre, tecnicamente parlando, tutto ciò che riguarda il funzionamento di una locomotiva a vapore.

Saluti
Luciano

Ciao Luciano, devo fare una precisazione relativamente alla tua descrizione del calettamento delle manovelle delle macchine a 4 cilindri, ovvero: le manovelle relative ai due cilindri di uno stesso lato sono si a 180° l'una rispetto all'altra, ma sono a 90° rispetto a quelle dei cilindri del lato opposto.
Quindi ci sarà sempre una coppia di cilindri che potrà sviluppare la potenza massima, questo tipo di calettamento da maggior equilibrio e stabilità alle alte velocità donando cosi alla macchina una marcia più fluida e stabile.
Carlo Pezzini

Ciao Carlo,

verissimo, ho dimenticato di scriverlo. Grazie per la precisazione.

Saluti
Luciano

Il messaggio si Stefano con il disegnino delle varie posizioni della biella mi ha acceso una lampadina.
In effetti nelle loco trifase i motori sono sopra il piano del telaio e trasmettono il moto al rispettivo asse cieco con una ulteriore biella. Pertanto le possibilità evidenziate nel disegnino si applicano a questa combinazione di due ruote accoppiate da una biella.