Movimento parallelo - Parallel motion

Animazione del moto parallelo di Watt

Il movimento parallelo è un collegamento meccanico inventato dall'ingegnere scozzese James Watt nel 1784 per il motore a vapore Watt a doppia azione . Consente a un'asta che si muove praticamente diritta su e giù di trasmettere il movimento a un raggio che si muove in un arco, senza esercitare uno sforzo laterale significativo sull'asta.

Descrizione

Il movimento parallelo di Watt su un motore che pompa

Nei precedenti motori costruiti da Newcomen e Watt, il pistone tirava verso il basso un'estremità della trave mobile durante la corsa di potenza usando una catena , e il peso della pompa tirava l'altra estremità della trave verso il basso durante la corsa di recupero usando una seconda catena, le forze alternate che producono il moto oscillante della trave. Nel nuovo motore a doppio effetto di Watt, il pistone produceva potenza sia in salita che in discesa, quindi non era possibile utilizzare una catena per trasmettere la forza alla trave. Watt ha progettato il movimento parallelo per trasmettere la forza in entrambe le direzioni mantenendo lo stelo del pistone molto vicino alla verticale. Lo chiamò "movimento parallelo" perché sia ​​il pistone che l'asta della pompa dovevano muoversi verticalmente, paralleli l'uno all'altro.

Diagramma disegnato a mano nella lettera di James Watt a suo figlio.

In una lettera a suo figlio nel 1808 in cui descriveva come era arrivato al progetto, James Watt scrisse "Sono più orgoglioso del movimento parallelo che di qualsiasi altra invenzione che abbia mai fatto". Lo schizzo che ha incluso in realtà mostra quello che ora è noto come il collegamento di Watt che era un collegamento descritto nel brevetto di Watt del 1784 ma è stato immediatamente sostituito dal movimento parallelo.

Il movimento parallelo differiva dal leveraggio di Watt poiché disponeva di un collegamento a pantografo aggiuntivo incorporato nel design. Ciò non ha influito sul principio fondamentale ma ha permesso di ridurre la sala macchine perché il leveraggio era più compatto.

Il pistone del motore Newcomen era spinto verso il basso dalla pressione atmosferica e sollevato dal vapore vivo. Il dispositivo di Watt consentiva di utilizzare il vapore vivo per il lavoro diretto su entrambi i lati del pistone, quasi raddoppiando la potenza e fornendo anche la potenza in modo più uniforme durante il ciclo, un vantaggio quando si converte il movimento alternativo in movimento rotatorio (sia attraverso una manovella o attraverso un sistema di ingranaggi del Sole e del pianeta ).

Principio di funzionamento

Schema del movimento parallelo di Watt : A e G sono giunti a cerniera fissi mentre F non è un giunto ma indica semplicemente il punto sul collegamento che segue una lemniscata . Il suo moto è ingrandita nella D dal parallelogramma BCDE .

Vedi il diagramma a destra. Una è la rivista (cuscinetto) della trave KAC , che rocce su e giù circa A . H è il pistone, che è necessario per muoversi verticalmente ma non orizzontalmente. Il cuore del design è il leveraggio a quattro barre composto da AB , BE ed EG e il collegamento di base è AG , entrambi i giunti sulla struttura del motore. Mentre la trave oscilla, il punto F (che è disegnato per aiutare questa spiegazione, ma non è un punto segnato sulla macchina stessa) descrive una figura di otto allungata (più precisamente, una lemniscata di Bernoulli ) a mezz'aria. Poiché il movimento della trave mobile è vincolato a un piccolo angolo, F descrive solo una breve sezione della figura di otto, che è abbastanza vicino a una linea retta verticale. La figura dell'otto è simmetrica fintanto che le braccia AB e EG sono uguali in lunghezza e più diritta quando il rapporto tra BF e FE corrisponde a quello tra AB e EG . Se la lunghezza della corsa (cioè, la corsa massima di F ) è S , allora la sezione retta è più lunga quando BE è circa 2/3 S e AB è 1.5 S .

Sarebbe stato possibile collegare F direttamente allo stelo del pistone (design "Watt's linkage"), ma questo avrebbe reso la macchina una forma scomoda, con G molto distante dall'estremità del bilanciere. Per evitare ciò, Watt ha aggiunto il collegamento a parallelogramma BCDE per formare un pantografo . Ciò garantisce che F giace sempre su una linea retta tra A e D , e quindi che il moto di D è una versione ingrandita del moto F . D è quindi il punto al quale è fissata la biella DH . L'aggiunta del pantografo ha anche reso più corto il meccanismo e quindi l'edificio contenente il motore potrebbe essere più piccolo.

Come già notato, il percorso di F non è una linea retta perfetta, ma semplicemente un'approssimazione. Il progetto di Watt ha prodotto una deviazione di circa una parte su 4000 da una linea retta. Più tardi, nel XIX secolo, furono inventati i collegamenti rettilinei perfetti, a cominciare dal collegamento Peaucellier-Lipkin del 1864.

Guarda anche

Riferimenti

Generale

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