Engineering
Frizione a disco
Innesta la frizione di colpo e con dolcezza, poi con il doppio dell’inerzia del volano: contro un motore che mantiene la velocità, il calore di slittamento è uguale all’energia acquistata dal volano, qualunque sia la rampa.
Cosa succede
Un motore muove il volano d’ingresso; una frizione a disco a secco con due superfici d’attrito di raggio medio r lo collega al volano d’uscita, caricato da un freno. All’innesto la forza di serraggio F sale durante il tempo di rampa, e la frizione può trasmettere al massimo T = μFzr (z = 2 superfici). Finché i dischi slittano, la coppia della frizione resta a quel limite e il lavoro di slittamento diventa calore; quando le velocità si uguagliano, i dischi si bloccano e trasmettono solo ciò che chiede il carico. Contro un motore che mantiene la velocità, un innesto senza carico trasforma in calore esattamente l’energia che acquista il volano d’uscita, ½J₂ω², sia brusco sia dolce: un innesto dolce dura solo di più. Una coppia di carico aggiunge calore e ritarda il bloccaggio. A motore spento, i due volani si dividono il momento angolare e il calore è l’energia cinetica persa.
Modello: alberi rigidi; la frizione è un accoppiamento ad attrito aderente o strisciante (attrito di Coulomb), la forza di serraggio cresce linearmente; il calore va in un disco concentrato che si raffredda. Nessuna usura, e μ non cambia con la temperatura o la velocità.
Da provare
Innesta di colpo (rampa 0) e dolcemente (rampa 2–3 s) e confronta il calore; poi raddoppia l’inerzia d’uscita.
Equazioni del modulo
Equazioni Tmax = μ·F·z·r J₂ dω₂/dt = T − TL Q = ∫ T·(ω₁ − ω₂) dt ω₁ = ω₀, TL = 0 ⇒ Q = ½ J₂ ω₀²
