Documento PDF - AMS Tesi di Laurea
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1. 0 37395 0 26908 5 0 23133 6 0 21697 0 21440 5 0 20864 5 0 22973 5 0 24531 6 0 26684 0 30058 0 38915 1 57079 6 valori delle reazioni F53 104872 9 88634 4 8 77583 9 6 68364 0 1 53474 3 8 42343 0 1 37648 2 8 29909 3 6 7673 44 9 2421 92 3 6072 49 5 10034 7 7 12981 4 1 14835 2 3 15423 8 6 15502 5 1 15044 3 13970 0 3 12392 6 5 10283 8 1 7517 80 4 3969 51 5 1162 36 1 Le posizioni analizzate partono da 5 7 e arrivano con passi via via crescenti a 90 Come possibile notare dalla tabella i valori decrescono all aumentare di a Per a 0 3 le forze tendono a la manovella non sar per mai inclinata di un angolo inferiore a circa 10 che corrispondono a 0 1745 rad 1 valori relativi a 0 17rad saranno i carichi utilizzati per la verifica dei componenti 4 3 IMPIANTO OLEODINAMICO Per quanto riguarda la componentistica oleodinamica si fa riferimento a Contarini Leopoldo Srl anno 2007 Catalogo Contarini L assenza della testa mobile con il rispettivo dispositivo di bloccaggio e dei braccetti stabilizzatori hanno reso molto pi semplice il circuito idraulico del CRIS Light Stina S Pistoni st Pistone ci ateata Pistone inca vawwa Eheee Mosso JEL es2. La norma dice che la tensione ammissibile o4 dipende da X che il pi piccolo tra fy 00 78 Nel nostro caso X 0 7 630MPa L Area min vite F b X 36889 7 630 58 55 A favore di sicurezza e per una economia di produzione scegliamo tutte le viti uguali con un area resistente superiore a quella appena calcolata ovvero del tipo M10x1 25 mm aventi A1 61 La formula per il calcolo della coppia di serraggio viene fornita dalla normativa e vale Ms 18 d F 0 18 10 32952 59313Nmm Questa bullonatura verr anche assicurata con delle resine che bloccheranno i filetti Per nel caso di una eventuale perdita di attrito tra le pareti eseguiamo per completezza la verifica a taglio e a sforzo normale della vite pi sollecitata 15Mpa La bullonatura verificata 4 6 1 COLLEGAMENTO A FORCELLA E A PERNO A seguire la trattazione e il metodo di calcolo ricavato dal manuale dell ingegnere Luigi Baldassini Vademecum per disegnatori e tecnici Milano Hoepli Questa sezione dedicata agli accoppiamenti rotoidali presenti nella macchina L obbiettivo dimensionare il perno e le superfici di contatto Nel dimensionamento normale di un perno secondo la normativa il diametro del perno met della larghezza della forcella questo tipo permette di ottimizzare lo stato tensionale Inoltre bisogna fare in modo che la superficie di contatto del perno sulla bielletta sia la pi uguale possibile
3. diagramma seguiamo la trasformazione nera Facciamo solidificare un liquido eutettico Giunti a 1148 C inizieranno a nucleare del ferro y austenite con concentrazione di C al 2 11 e la cementite Continuando a raffreddare l austenite inizier a rilasciare il carbonio che combinandosi con il Fe former altra cementite A 727 C abbiamo ferroa pi altra cementite Giunti a temperatura ambiente otteniamo perlite ferrite cementite cementite Questa ghisa viene detta ghisa bianca La Ghisa sferoidale stata scoperta durante l ultima guerra mondiale Questa scoperta consisteva nel trasformare le lamelle di grafite presenti nella ghisa in sferoidi Essa provava che a parit di composizione le propriet meccaniche e fisiche della ghisa erano diverse secondo la forma lamellare o sferoidale assunta presente dalla grafite La ghisa si distingue dall acciaio perch in essa sempre presente del carbonio in eccesso oltre la quantit solubile nella struttura cristallina della matrice metallica Solitamente questa grafite assume la forma di lamelle durante la solidificazione dando origine alla ghisa lamellare grigia In presenza di elementi come il magnesio e utilizzando dei trattamenti metallurgici appropriati la grafite assume durante la solidificazione la forma di sferoidi dando origine alla ghisa a grafite sferoidale o ghisa GS Riassume quindi i vantaggi tipici della ghisa come e Attitudine alla formatura e Alta lavorab
4. 2 658 5 mm muizo 3355 mm 5 Figura 13 schematizzazione dell articolazione 1 Biella 2 Manovella cedente 3 Manovella movente Tracciato il modello con tutte le dimensioni caratteristiche si eseguito l equilibrio alla roto traslazione dei membri Analizzando la testata biella necessario verificare con precisione il punto di applicazione del carico Pensiamo sia lecito assumere tale punto come quello su cui cade il baricentro dei pattini di appoggio a terra Fig 7 A tale proposito va detto che ruote di diverso diametro fanno spostare tale punto In particolare dato che il riscontro davanti alle ruote fisso gomme di grande diametro sposteranno il punto di applicazione del carico pi avanti sfavorendo il meccanismo Si visto che nel caso di ruote di grande diametro il baricentro cada a 47 5 mm dalla 32 cerniera anteriore di manovella e a 611 mm dalla cerniera posteriore di collegamento al triangolo Un ragionamento pratico ci dice che a ruote di grande diametro corrispondono auto di peso maggiore La condizione di carico massimo applicato in quel punto pare quindi la pi sfavorevole e nello stesso tempo quella introdotta nei calcoli La biella stata schematizzata con un segmento di lunghezza 180 mm Gli sforzi sono diretti lungo l asse che collega le coppie rotoidali Il triangolo posteriore prelevato dal modello tridimension
5. Gli sfili sono costituiti da un tubo forato e da un tondino In posizione di riposo il tondino viene fatto scorrere dentro il tubo il quale a sua volta viene riposto dentro i porta sfili della testa I blocca sfili scongiurano l eventualit che il meccanismo si smonti uno avvitato al porta sfili nella testa l altro nel primo sfilo 6 DEMAGLIO B DEMAGLIO Figura 61 Sfili Gli sfili sotto carico presentano delle deformazioni elastiche Questo fatto anche se non compromette le prestazioni d al cliente una sensazione di poca robustezza Gli sfili progettati presentano una sezione resistente elevata per diminuire la freccia sotto carico massimo SFILO ESTERNO 160 y of o jii N LS i Ni 260 _ 117 i Figura 62 Sfilo esterno 1 Quando lo sfilo completamente estratto l estremit dista dal piano di mezzeria della macchina 895mm Facciamo qualche considerazione la massima carreggiata trattabile circa 2000 mm la risultante del carico deve essere posizionata a 160mm dalla battuta il tratto con diametro 29 6mm alloggiato dentro il foro ricavato nell altro sfilo Viene caricato con C P 4 perch ipotizziamo che il carico si divida equamente tra i due sfili e le due forche mobili C 4172 N II momento flettente all incastro vale Mf 4172 160 667520 Nmm In corrispondenza della variazione di sezione si avr una conc
6. APPENDICE A Manuale di uso e manutenzione pag88 1 INTRODUZIONE Gli scopi di questa tesi sono la riprogettazione e l ottimizzazione dei componenti di un sollevatore innovativo per auto in vista di una sua messa n produzione Il voler commercializzare la macchina comporta il conseguimento di due obbiettivi la diminuzione dei costi di produzione e un utilizzo flessibile T due aspetti sono fortemente legati fra loro occorre infatti tenere presente nella fase di progettazione le caratteristiche delle varie vetture di peso e dimensioni sempre variabili La peculiarit di questo sollevatore riguarda il sistema di ancoraggio Una coppia di ruote del veicolo viene infatti bloccata dalla macchina in esame da sfili estraibili opportunamente progettati e da un sistema di forche Figura 1 Aggancio e macchina progettata Si prevede un sistema di allungamento della macchina basato su cilindri oleodinamici al fine di potersi adattare alle lunghezze delle varie automobili con vani posteriori o del motore di diverse dimensioni Fig 22 Questo consente di velocizzare le operazioni e di preservare parti delicate come carrozzeria e paraurti Grazie poi ad una motoruota elettrica che fornisce trazione diventa molto semplice movimentare i veicoli sollevati Lo studio oggetto della tesi inizia da un prototipo realizzato al calcolatore e ricreato in carpenteria metallica ritenuto poi non adeguato a causa di numerose problematiche quali cos
7. Abbassamento del punto A dovuto al carico Abbassamento dell estremit dello sfilo esterno dovuto alla rotazione in A Abbassamento del punto B dovuto al carico e la momento di trasporto Abbassamento dell estremit dello sfilo esterno dovuto alla rotazione in B 3 Cx1608 CX160 1094 2255 MX 255 Cx 255 3XEXh 2xEX 3XEXh 2xExh Z2xKEXk M X255 EXI x 260 x 260 E 210000MPa zat P n EE 301718mm 64 mx dt 64 10741178mm Si ha FRECCIA 0 8681 0 8138 0 9871 0 929 1 5097 1 8945 7mm 7 mm risulta un valore pi che accettabile per le deformazioni 5 2 TESTA La testa un componente molto complesso La riprogettazione in base alla nuova tecnologia impone una maggiore attenzione alla modellazione Ovviamente sono state mantenute le quote fondamentali del particolare che ne garantiscono la collaudata funzionalit Sono stati invece riadattati gli spessori nelle varie zone Si sono ampliati i raggi di raccordo evitati gli spigoli vivi nonch i sottosquadri Tutto stato ripensato affinch le successive lavorazioni non richiedano attrezzature particolari e che quindi siano il pi economiche possibili Un ulteriore vantaggio della costruzione del pezzo in fonderia data dal fatto che non si hanno limiti riguardo la complessit delle geometrie In particolare la testa stata modellata in modo da ricavare dei raccordi e dei fori per il passaggio dell olio e degli incavi in cui alloggiar
8. La direttiva macchine una pubblicazione che presenta i requisiti base necessari per la certificazione del prodotto E del tutto generale e va applicata come dice il nome stesso a qualunque macchina Essa informa che obbligatoria corredare ogni macchina con e Fascicolo tecnico Manuale uso e manutenzione Il fascicolo tecnico tratta in generale della storia progettuale della macchina La Direttiva Macchine richiede che contenga e i dati di identificazione del fabbricante e i dati relativi alla macchina e una descrizione generale e il campo di utilizzo della macchina un analisi dettagliata dei rischi e i provvedimenti adottati per ridurli un disegno complessivo i disegni costruttivi gli schemi del circuito di comando Te note di calcolo l elenco dei materiali e i certificati di componenti utilizzati A differenza del manuale di uso e manutenzione non richiesto che debba seguire la macchina Deve poter essere messo a disposizione di qualsiasi ente che voglia 14 verificarne la conformit in breve tempo Pu essere redatto in formato cartaceo digitale oppure entrambi Il manuale di uso e manutenzione non solo una descrizione delle funzioni della macchina come s pu essere abituati a pensare Ad esso oggi richiesto infatti uno sforzo in pi per rappresentare davvero uno strumento efficace in termini di aumento della sicurezza Secondo la Direttiva Macchine un manuale di uso e ma
9. a quella sulla forcella In modo da rendere simili le pressioni di contatto Le tolleranze impiegate nell accoppiamento sono H7 g6 libero stretto Figura 47 collegamento forcella perno bielletta Le zone dove risulta pi opportuno eseguire i calcoli sono a i punti A e B dei rami di forcella b i punti C e D della bielletta c i punti A D B e C pensati come appartenenti alla superficie del perno e le conseguenti pressioni di contatto ma anche tensioni flessionali e taglianti in sezioni importanti Infatti il perno si comporta come una trave doppiamente appoggiata ai due rami di forcella e caricata nella zona 5 centrale della bielletta Occorre quindi valutare la tensione flessionale massima che come si vedr cade in mezzeria del perno e pi precisamente nel punto E la tensione flessionale massima compressiva mentre nel punto F la massima tensione flessionale trattiva In aggiunta occorre calcolare le tensioni di taglio nelle due sezioni del perno di passaggio dalle portate dei due rami della forcella alla portata della bielletta sezioni lungo le quali il perno tende appunto a tagliarsi Il punto del perno in cui le tensioni massime diventano massime il punto A D Le pressioni reali di contatto sono rappresentate in figura 48 Il calcolo del momento flettente che cade in mezzeria complesso perch l andamento delle pressioni non noto in forma analitica Ci si riferisce ad un andamento semplificato costante a tr
10. di utilizzo possibile sopperire alle modeste propriet meccaniche operando abbondanti dimensionamenti La scelta da parte dell ufficio produzione del tipo di materiale da utilizzare per fabbricare un prodotto viene effettuata in base a criteri puramente economici nel rispetto per delle necessit funzionali dell elemento da costruire caratteristiche meccaniche fisiche strutturali La scelta deve essere oculata fra diverse possibilit Per esempio il costo in peso dei getti costo getti in acciaio 2 x costo getti in ghisa costo getti in ottone bronzo leghe leggere 4 x costo getti in ghisa Mentre il costo in volume dei getti risulta pressappoco invariato rispetto al costo in peso per acciai ottone bronzo invece per le leghe di alluminio leghe leggere il costo dei getti in volume di poco superiore rispetto alla ghisa Il costo di fabbricazione legato ad un altro importante fattore la lavorabilit intesa come il tempo necessario per asportare sotto forma di truciolo un certo volume di sovrametallo Per esempio la lavorazione delle leghe leggere la meno costosa la lavorazione di bronzo e ottone costa circa il doppio la lavorazione della ghisa costa circa il quadruplo la lavorazione dell acciaio costa circa cinque volte di pi Possiamo concludere che nel nostro caso dove non abbiamo vincoli di peso e dimensionali se non la massima altezza da terra e dove le lavorazioni alle macchine ute
11. maggiori criteri di robustezza e come unico pezzo Il telaio stato completato con tutte le lavorazioni necessarie ad ottimizzare la collocazione delle parti stato anche abbassato ed irrobustito per avere maggiore flessibilit d uso Figura 15 Telaio anteriore del prototipo Figura 16 Telaio Anteriore riprogettato AI fine di ridurre i costi al termine della progettazione sono stati completamente rinnovati i bracci di afferraggio della testata anteriore Prima erano costruiti unendo assieme pi pezzi di piccole dimensione tramite saldatura e tutti derivanti da carpenteria Si pensato di renderlo un unico componente in ghisa dalla geometria pi gradevole dal costo pi basso e dalla maggiore robustezza Figura 17 Bracci di afferraggio prima e dopo la riprogettazione Ricavate le nuove dimensioni caratteristiche dei componenti riprogettati sul Cris Light si effettuato lo studio statico della macchina Lo scopo riguarda la valutazione delle forze che si scaricano sulle singole parti della macchina Trattandosi di un parallelogramma articolato forze non sono costanti ma variano durante tutto lo spostamento Nella trattazione seguente si riportano i risultati di tale studio Figura 18 Schematizzazione del quadrilatero articolato senza telaio Per aumentare la sicurezza della macchina si anche pensato di migliorare e rendere pi coprenti ed efficaci i carter di protezione delle tubazioni come sem
12. possibile ricavare le ultime due forze incognite F43 e F53 Scriviamo l equazione di equilibrio alla rotazione attorno D F13 x csf X 190 x cose F13 x senf x 190 x sena P43 x cos X 72 1 x seny P43 x send X 72 1 xensy Nella formula precedente 180mm identifica il segmento DB PRL cos X 180 x cosa F13 x senf X180 x sena Allora si ottiene 72 1 x Cos x seny sen x cosy Scriviamo l equazione di equilibrio alla rotazione attorno a C e gli equilibri alla traslazione verticale ed orizzontale Fysine Fos 8 Fy sin F cose Fy cos F sin scos p Fy si F cos F sind st Ora noto anche l angolo e dalla prima si ricava F53 Infine la reazione che martinetto e telaio si scambiano uguale a F43 Utilizzando come grado di libert l angolo a sono stati calcolati che si scaricano reciprocamente i membri P a 1611 4 o on os 013 015 0417 ose 02 08 035 04 08 06 o7 08 09 1 11 12 13 14 15 1 57079 6 F12 149765 136198 5 124896 5 115337 2 100052 4 88375 8 8 83514 9 1 75258 9 2 50594 3 43603 7 7 38394 8 31186 5 7 26479 8 3 23208 9 8 20842 7 190873 5 17768 4 5 167768 3 16017 5 3 15517 1 1 151724 14989 1 9 14951 6 4 B 1 56299632 6 1 56221032 4 1 56142259 4 1 56063297 4 1 55904740 3 1 55747250 7 1 55665070 3 1 55509866 8 1 54675272 6 1 5424261 2 1 5979961 6 1 52895151 1 517
13. s adatta a descrivere il comportamento dei cilindri di grosso spessore questo valore della tuax deve essere utilizzato per la verifica di resistenza La norma impone per Fe E355 tamn 137 il cilindro pertanto verificato VERIFICA INSTABILITA ELASTICA La verifica a stabilit elastica eseguita seconda la legge di Eulero in accordo con quanto prescritto dalle norme Grandezze caratteristiche dello stelo diametro stelo a lunghezza stelo L 195mm 39760 mm momento d inerzia della sezione n 7 5mm raggio minimo d inerzia snellezza lo stelo vincolato con una cerniera e con un incastro imperfetto Le 0 7L La norma definisce la tensione critica 0 nel seguente modo Oer kulero lt 0 7 fy Oer Oer _Eulero Oer utero gt 0 7 fy Come si poteva gi notare si tratta di un corpo tozzo sul quale non c il rischio di instabilit elastica Lo stelo verificato 4 4 2 CILINDRO CHIUSURA FORCHE Figura 34 Questo martinetto non soggetto ai 130bar della pressione massima di esercizio Proprio per preservare le gomme dei veicoli da eccessiva pressione stato inserito un pressostato supplementare regolato a 70bar Scelte da catalogo le dimensioni del te martinetto si procede con la verifica VERIFICA A PRESSIONE Diametro esterno D 50mm Diametro interno D 40mm Spessore s 5mm Pressione massima pmax 70bar 7MPa T Pi MAX et ritira OS Il valo
14. valore della velocit In tal modo introduciamo nei calcoli come valore del carico da sollevare 29000 N x 1 151 33379 N Carico dovuto al vento agente La macchina pensata per poter lavorare anche all esterno quindi necessario verificare l influenza del vento E indicato che il carico suppletivo agisce nella direzione del passo del veicolo e che si considera una pressione massima esercitata dal vento di 125MPa che corrisponde ad una velocit di 14m s Il nostro caso prevede veicoli con massa compresa tra 2 5t e 3 5t per i quali data una forza aggiuntiva di IKN La prima considerazione questa 1 KN rappresenta soltanto il 3 del valore introdotto per il calcolo In secondo luogo risulta davvero laborioso valutare l effetto di tale forza visto che essa lavora perpendicolarmente al carico nominale applicato Quindi la presenza di vento ci indicherebbe di considerare un aumento dei carichi introdotti ma dalle norme ci verrebbe comunque concesso di utilizzare un limite di tensione del materiale superiore Dato che non si terr conto dell influenza del vento ci atteniamo sempre al caso che sembra essere pi restrittivo 2 3 1 MATERIALI SCELTI Da Bonollo F anno 2007 Le ghise metallurgia processi produttivi tipologie Solitamente vengono riportati acciai non legati come materiali per la costruzione dei sollevatori Ci in gran parte giustificato in quanto sono i pi economici e dato il 18 campo
15. 66063 3 1 50540899 1 49092108 147314147 1 45030772 9 1 41922464 7 1 97914467 3 1 29775747 3 1 14739081 0 73950859 9 7 87964E 16 Figura 31 F31 149022 2 135380 3 124003 8 114369 g 98935 7 1 87241 9 4 82173 8 4 73767 9 1 48348 5 6 40976 6 8 35383 0 5 27393 4 6 21885 6 4 18008 14567 7 119216 9 9670 44 7 7698 16 7 5919 32 4 4310 48 7 2828 66 5 1573 31 1162 36 1 v 0 07202 1 997341 9 1 988933 0 07816 7 3 1 978933 0 07753 7 6 1 968933 0 07034 7 8 1 948933 0 07574 7 9 1 928933 0 07463 7 9 1 918933 0 07410 7 8 1 898933 0 06625 7 4 1 798933 7 0 06908 1 748933 0 06774 7 8 1 698933 0 06688 7 9 1 598933 0 06685 7 6 1 498933 0 06851 7 2 1 398933 0 07256 7 3 1 298933 0 07890 7 7 1 198933 0 08760 7 9 1 098933 0 09115 7 2 0 998933 7 0 11218 0 898933 0 12797 7 5 0 798933 0 14596 7 4 0 698933 0 16595 7 6 0 598933 0 18769 7 3 0 528137 3 0 20396 F43 44279 1053 6 44000 2959 9 43806 2015 1 43709 1838 43226 7559 5 42903 0229 42651 2147 42346 0236 3 40379 8233 3 39443 9608 38511 8652 2 36652 5887 34786 8151 33302 4300 5 30961 7289 7 28944 2273 2 26664 7331 9 24425 5905 5 21671 7762 3 18375 2082 9 13960 6837 8 7385 05192 4 8 97317E 12 Tabella degli sforzi sui componenti e 3 16089 6 3 09138 8 3 08493 9 3 08182 1 3 06234 1 3 04378 3 3 03301 3 01637 2 2 68552 1 1 96617 6 0 88431 7
16. ALMA MATER STUDIORUM UNIVERSITA DI BOLOGNA SCUOLA DI INGEGNERIA E ARCHITETTURA Sede di Forl Corso di Laurea in INGEGNERIA MECCANICA Classe codice 8202 Classe LM 33 TESI DI LAUREA In Crediti nel settore ING IND 13 OTTIMIZZAZIONE DEL PROGETTO DELLA MACCHINA DI SOLLEVAMENTO CRIS LIGHT CANDIDATO RELATORE Bonoli Omar Ing Marco Troncossi CORRELATORE Stefano Pagliarani Anno Accademico 2013 2014 Sessione II 1 INTRODUZIONE 1 1 Principali sollevatori sul mercat 2 MODELLO E PROBLEMATICHE 2 1 Modello in carpenteria 2 3 2 Caratteristiche acciaio e ghi 3 CONFRONTO FRA I DUE MODELLI 3 1 Principali modifiche riprogettate 3 1 1 Ancoraggio e sollevamento autovi 3 1 4 Caratteristiche tecniche 4 CALCOLI 4 1 Simulatori Fem usati 4 2 Analisi static 4 3 Impianto oleodinamico 4 4 Verifica cilindri 4 4 1 Cilindro di sollevamenti 4 4 2 Cilindro chiusura forche 4 5 Telaio anteriore 4 5 1 Saldature fazzoletti 4 6 Supporto manovella cedenti 4 6 1 Collegamento a forcella e a perno 4 7 Collegamento testa manovella telai 4 7 1 Forcell 4 7 2 Perno tes 4 7 3 Perno di collegamento al telaio 4 8 Saldatura fra telaio e fazzoletti per estens 4 9 Collegamento testa triangolo 4 9 1 Perno 5 VERIFICHE FUNZIONALI 5 3 Confronto pinze 5 4 Verifica ribaltamento 5 5 Telaio posteriore 6 CONCLUSION 7 BIBLIOGRAFIA
17. Figura 3 Sollevatore semplice Figura 4 Carrello con morsetti di fissaggio Questa pu risultare l unica soluzione quando la ruote sono danneggiate o non possibile utilizzare lo sterzo per indirizzare il veicolo In ogni caso oltre alla laboriosit dell operazione va considerato che poi occorre spostare il tutto a mano il che comporta rischi di urto notevoli La forza dell operatore non infatti sufficiente a frenare il veicolo che ha preso velocit sui carrelli Da tutte queste considerazione nasce l idea del sollevatore trattato in questa tesi 2 MODELLO E PROBLEMATICHE Pensando di creare una macchina che fosse in grado di sollevare e movimentare agilmente le autovetture senza interferire su parti delicate o strutturali che non richiedesse alcuno sforzo fisico per il suo utilizzo e che potesse lavorare anche con auto incidentate venne realizzato il primo prototipo del CRIS dotato di due forche incernierate su una testa mobile un pistone idraulico per il sollevamento e una pompa dell olio mossa da un motore endotermico che provvedeva anche alla trazione Ben presto il prototipo rivel i suoi limiti in primis la testa mobile non bloccabile comprometteva la manovrabilit del CRIS soprattutto quando si dovevano spingere le auto il motore endotermico era rumoroso e i gas di scarico incompatibili per un uso in ambienti chiusi e la mancanza dell elettronica di comando rendeva poco controllabili e sicure le fasi di agg
18. X 1 5 544MPa Per economia di scala si utilizza il 39NiCrMo3 bonificato a 500 C La verifica sul triangolo non necessaria in quanto i carichi sono minori rispetto alla verifica precedente e le sezioni resistenti maggiori 4 9 4 COLLEGAMENTO TRIANGOLO CILINDRO 5 Figura 58 particolare del collegamento 6 Figura 59 perno Il perno viene bloccato sui triangoli tramite due viti Lo stelo del martinetto incemnierato al perno con due boccole profonde 30mm pi Viene fatta la sola verifica del perno poich il triangolo sotto carichi pi gravosi stato gi verificato PERNO Figura 60 F34 45219N Fa4 12 160 M 3 5 In mezzeria Mr RDF 37 u anr a 09 5MPa In corrispondenza della variazione di diametro 68 135657 zx203 37 Our x 2 346MPa Dove 2 il fattore di concentrazione delle tensioni flettenti in questa particolare geometria D d 1 25 r d 0 05 4 Fu 4226095 S 3mxdi 3 mx 207 s a 96MPa L acciaio del perno deve avere fymin 346 X 1 5 519MPa Per economia di scala si utilizza il 39NiCrMo3 bonificato a 500 C 5 VERIFICHE FUNZIONALI Le parti della macchina pi sensibili necessitavano oltre che di un dimensionamento strutturale per assicurarne la tenuta anche di una verifica dell entit delle deformazioni che si attuano con i carichi massimi applicati 5 1 SFILI
19. a 4 Contarini Leopoldo Srl anno 2007 Catalogo Contarini APPENDICE A MANUALE DI USO E MANUTENZIONE 88
20. ale viene schematizzato per essere inserito nello schizzo Figura 24 Quotatura triangolo Il telaio viene schematizzato con le quote relative tra le boccole sulle quali lavorano Ja manovella anteriore il triangolo posteriore e il martinetto 9192 esas Figura 25 quote di utilizzo 33 CALCOLO DEGLI SFORZI Figura 26 Schematizzazione testa La direzione e il verso di F12 sono note in quanto si tratta di uno sforzo creato dalla manovella inclinata dell angolo a rispetto l orizzontale Viceversa di F31 conosciamo solo il punto di applicazione a parametro indipendente usato nei calcoli a seguire F31 Scriviamo l equazione dell equilibrio alla rotazione in B P P 611 E sina 6585 FR Da cui possibili ricavare F21 611 P 6585 F na Figura 27 Triangolo forze testa Scriviamo ora l equazione dell equilibrio alla rotazione in A e alla traslazione lungo lasse orizzontale P 475 F cosf 658 5 Fa cosa Fy sin p Dividendo la seconda con la prima 3 L equilibrio della manovella banale e si ha che la reazione del telaio membro uguale in modulo e in direzione ma contraria in verso alla F12 F12 F52 Figura 28 Equilibrio manovella Figura 29 schematizzazione triangolo 59 749 96 81 23 45 Y 180 a t 180 a 59 74 35 724 6a 335 5 Figura 30 Schematizzazione martinetto 92 72siny rctan 5 5720087 A questo punto
21. ancio sollevamento e movimentazione dell autovettura Venne creato un secondo prototipo in carpenteria metallica che aveva gi tutte le caratteristiche e funzionalit del modello che ora in produzione Innanzitutto la testa mobile venne mantenuta ma un sistema di bloccaggio della stessa provvedeva a mantenerla solidale con tutto il corpo macchina durante la movimentazione del veicolo Le operazioni di aggancio tramite le forche di sollevamento e di abbassamento erano gestite automaticamente da una centralina elettronica Ultima ma non meno importante fu l adozione di un sistema di trazione completamente elettrica asservita da batterie Con tutte queste modifiche il sollevatore si poteva movimentare in maniera del tutto simile a un trans pallet e all operatore non sono richieste competenze particolari Automobile e CRIS sono un tutt uno e la stabilit nonch la sicurezza sono enormemente maggiori di quelle assicurate da un cricco su ruote I limiti di ribaltamenti laterali sono molto alti e coincidono con quelli del veicolo stesso che ancorato Si decide di realizzare parte 9 il braccio orizzontale dei pezzi in ghisa sferoidale In particolare il porta forche posteriore i pattini delle ruote e il telaietto posteriore a cui sono agganciati la motoruota il pacco batterie e la pompa idraulica I pezzi invece meno tozzi come le forche le bielle del quadrilatero articolato e il telaio anteriore rimasero in acciaio Il sollevato
22. ato di motoruota e pompa idraulica meno potenti i prototipi hanno dimostrato che possibile sollevare agevolmente SUV di massa fino a 25 quintali inoltre la batteria che la stessa del CRIS garantisce un autonomia maggiore Fatte queste premesse elenchiamo le specifiche tecniche che devono essere rispettate affinch il cliente possa lavorare con la quasi totalit delle autovetture presenti in circolazione CARICO MAX SOLLEVABILE 1400 Kg CARREGGIATA MAX TRATTABILE 1600mm CARREGGIATA MIN TRATTABILE 1080mm ALTEZZA MAX TESTA 130mm 4 CALCOLI Di seguito si riportano i dimensionamenti e i calcoli strutturali svolti sulle principali parti della macchina 4 1 SIMULATORI FEM USATI In questa tesi si fatto uso di ANSIS e di Cosmos Works che appartiene alla famiglia Cosmos di Solid Works Non il software pi adatto per quanto riguarda l analisi agli elementi finiti comunque nel nostro caso dove le geometrie non sono particolarmente complicate assicura una discreta veridicit dei risultati 4 2 ANALISI STATICA Trattazione ricavata da Niemann Winter Manuale degli organi delle macchine Ricavate le nuove dimensioni caratteristiche si effettuato lo studio cinematico della macchina Lo scopo riguarda la valutazione degli sforzi sulle singole parti della macchina Trattandosi di un quadrilatero deformabile le forze non sono costanti ma variano durante tutto lo spostamento 1
23. atti a favore di sicurezza che faciliti il calcolo Figura 48 andamento reale delle pressioni di contatto sul perno Nel primo dimensionamento verranno spiegati passo passo il procedimento seguito con i vari passaggi per gli altri verranno indicate le dimensioni dei componenti e forniti i risultati ottenuti 4 7 COLLEGAMENTO TESTA MANOVELLA TELAIO NE Figura 49 particolare del collegamento manovella supporto 4 7 1 FORCELLA Si considera innanzitutto la verifica di resistenza dei due rami della forcella ricavata nella manovella Nel punto A di figura 47 pensato come appartenente alla manovella la tensione nominale va calcolata come rapporto tra il carico su ogni ramo della forcella e la sezione resistente indebolita dal foro della forcella Sia w la larghezza del ramo di forcella d il diametro del foro e s lo spessore dei rami Fia Con F12 87033 N w 50mm d 25mm e s 23 mm si ha opa 75 7 MPa In un dimensionamento normale il fattore di forma a da moltiplicare per la tensione nominale per ottenere la tensione teorica in A vale circa 2 5 Di conseguenza la tensione teorica vale 0 4 0 4 189 2MPa In questo punto la manovella verificata poich damm dedotto con i coefficienti della s8 norma per la GS600 253MPa Si considera ora il punto B pensato come appartenente alla forcella e giacente quindi nella zona inferiore del bordo del foro della forcella La pressione nominale di contatto la pres
24. avamo proposti di soddisfare in partenza di seguito riporta Mezzi molto bassi rispetto al suolo l altezza complessiva della macchina risulta di 12 cm Mezzi molto vicini al marciapiede quindi con poco spazio laterale Mezzi molto diversi fra loro da piccole vetture a camioncini Mezzi fortemente incidentati Mezzi con ruote sterzate in fase di rimozione Il costo complessivo della macchina stato contenuto quanto pi possibile in completo accordo con la normativa e le regole imperative vigenti Ho potuto acquisire un bagaglio ampio di informazioni sulla progettazione di una macchina e sulle normative da soddisfare per poterne effettuare anche una realizzazione atta alla vendita La concretezza del lavoro mi ha permesso di avvicinarmi molto alla realt lavorativa Reputo importantissima questa esperienza per la mia formazione professionale e sono soddisfatto delle nozioni apprese e dei rapporti umani nati con addetti ai lavori Di seguito presentato il modello definitivo sia in fase di esercizio che di riposo privo per della carenatura 86 Figura 75 Figura 76 87 Figura 77 7 BIBLIOGRAFIA 1 Niemann Winter Manuale degli organi delle macchine 2 Bonollo F anno 2007 Le ghise metallurgia processi produttivi tipologie 3 Luigi Baldassini Vademecum per disegnatori e tecnici Milano Hoepli Per quanto riguarda la componentistica oleodinamica si fa riferimento
25. azie a due boccole saldate mentre la procedura di estensione avviene applicando una forza motrice dagli attuatori sui fazzoletti uniti allo stesso telaio Di seguito riportata una schematizzazione di questa prima saldatura Figura 52 Schematizzazione saldatura telaio fazzoletti Grandezze caratteristiche L1 65 mm L2 45mm L3 47 5mm Sl 10mm S2 5mm F 36995 N h spessore del cordone di saldatura Mf F L3 36995 47 5 1757286 Nmm Yg L2 L2 2 L1 t L2 1 2 L2 L1 t 34mm Xg LI L1 2 L2 t Y2 LI L2 t 19 mm q F A 36995 110t 672 Mpa o Mf 11 Xg 655 t Mpa T L143 1 12 L2 123 12 L1 0 L1 2 Xg 2 L2 t 2 Xg M2 50976 mm 4 T RADQI 672 t 2 655 1 A2 938 t Mpa t 938 0 58 355 4 5 mm h 1 41 t 6 4 mm 4 9 COLLEGAMENTO TESTA TRIANGOLO Figura 53 particolare del collegamento Questo collegamento avviene tramite un perno fisso rispetto i triangoli con d 25mm 1 187mm I rami della forcella sono i due triangoli posteriori che nella zona di contatto sono spessi 13 5mm per una migliore scorrevolezza del meccanismo sono infilate nel foro della testa due boccole profonde 30mm 4 9 1 PERNO Ci riconduciamo alla seguente schematizzazione A i F13 87241 N 3661370 5 2743390 Aola 917980 5Nmm Ea 15 160 Za 160_3 ia armadi 114 6MPa L acciaio del perno deve avere ymin 598 X 1 5 897MPa Per economia di s
26. azione di montaggio Figura 70 Braccio in ghisa 81 5 4 VERIFICA RIBALTAMENTO LIO Figura 71 Come ultimo verifichiamo che la macchina non si ribalti in avanti nella prima fase del sollevamento Quando la biella inclinata di 10 il carico dista 111mm dal perno che sostiene i pattini Il baricentro della macchina calcolato con Solid Works dista 653mm dai pattini Completa di batterie la macchina pesa circa 3400N 16114 X 111 lt 3433 X 653 La disuguaglianza verificata Il CRIS LIGHT non si ribalta 5 5 TELAIO POSTERIORE Il telaio posteriore ha diversi compiti Deve infatti portare tutta la parte idraulica di comando composta dal gruppo motore serbatoio pompa dalle elettrovalvole e dalla centralina E predisposta per l aggancio della pedana Rappresenta il punto in comune tra il sollevatore vero e proprio e la motoruota che gli consente di muoversi Su di esso gravano gli sforzi derivati del peso proprio da quello del veicolo sollevato s e dalla coppia prodotta dalla motoruota in accelerazione La geometria che ne deriva ancora una volta complessa Il primo prototipo costruito sempre in carpenteria metallica con il problema degli alti costi di lavorazione Sono infatti molte le zone che vanno riprese per garantire gli accoppiamenti necessari A questo si unisce la complessit d assemblaggio Servono parti in lamiera e le boccole di fissaggio dei martinetti
27. cala si utilizza il 39NiCrM03 bonificato a 500 C 4 9 2 TRIANGOLO I triangoli sono in acciaio legato un prodotto a grano fine ad alto limite elastico Allo stato di fornitura presenta un limite d elasticit di 690 N mm2 queste caratteristiche meccaniche sono ottenute per bonifica Dai coefficienti dedotti dalle norme si ricavano Gamm 460MPa tann 265 6MPa Fip ce mi M Gr On 4 X 101 X 2 5 252 5MPa In questo punto il triangolo verificato 6 Fia 2 x155 i L2sMPa Pra Che moltiplicato per lo stesso fattore di forma precedente fornisce Pes Pn X ap 125 X 2 5 312 5MPa Anche nel punto B la manovella verificata Come ultimo eseguiamo la verifica a taglio Fi 5 a ei 151MPa 2 28 F x135 Il triangolo completamente verificato 4 9 3 COLLEGAMENTO TRIANGOLO TELAIO Figura 56 particolari del collegamento 1 triangoli sono uniti tra di loro attraverso un tubolare saldato Il perno di diametro 30mm poggia su due boccole saldate al telaio che hanno la funzione di aumentare l area di contatto Il perno fisso rispetto il telaio per migliorare la scorrevolezza del meccanismo sono presenti 2 boccole dentro il tubolare PERNO STR l Fas Fas Figura 57 F35 42343 N Mp 195 5 2 3 2579261 1619360 960901Nmm nmr Mr aut pg 3625MPa 32 Fas h L samipa 3mxd L acciaio del perno deve avere ymin 362 5
28. che il carico sia equamente suddiviso sulle forche e sugli sfili quindi ogni parte sar soggetta a 33379 2 16689 N e 16689 4 4172 N su sfili e forche ed Figura 66 Dimensioni forca mobile I calcoli sono stati eseguiti con i seguenti dati Carico applicato P 4172 N Diametro esterno 50 mm Diametro interno 25mm 1 Diametro medio del cordone di saldatura dm de di 2 Momento d inerzia Ix 3 1416 64 x de 4 di 4 287622 mm 4 Momento d inerzia polare Ip 3 1416 32 x de 4 di 4 575244 mm 4 Tensione ammissibile 6 amm 237 MPa Momento flettente MPA P x D3 4172x280 1168160 Nmm A MfA x 50 2 Ix 101 5 Mpa Momento flettente MfB P x D1 D4 4172 x344 1435168 Nmm oB MfB x 50 2 Ix 124 7 Mpa Momento torcente MtB P x DS 4172 x260 1084720 Nmm 1B MfB x 50 2 Ip 47 Mpa Tensione totale equivalente in B ceB RADO 0B 3 x 1B 149 Mpa Per la verifica deve valere eB lt o amm 237 MPa La condizione necessaria ceB lt o amm 237 N mm 2 viene soddisfatta Dobbiamo per verificare anche la saldatura coi valori trovati SALDATURA Come detto la forca fissata alla boccola che la permette di ruotare tramite una saldatura Si pensato di realizzarne una di testa che impegni quindi tutto lo spessore del tubo n Essendo l accoppiamento tra due superfici curve ne deriva un cordone di saldatura dalla doppia curvatura Per semplicit si assunto di pro
29. che non permettono lo snervamento del materiale 49 4 5 1 SALDATURE FAZZOLETTI Figura 42 particolare del telaio Le saldature dei fazzoletti sono di testa a completa penetrazione Questi dopo essere stati piegati subiscono una lavorazione di cianfrinatura con un angolo di 45 Ci fa s che il cordone abbia una sezione a triangolo rettangolo con i due cateti di 7 5mm La saldatura non eseguita per tutta la lunghezza del fazzoletto ma si interrompe in corrispondenza dei fori Figura 43 s0 Per semplificare i calcoli supponiamo che il componente sia piano Gli errori introdotti sono a favore di sicurezza La manovella esercita una forza F25 inclinata dell angolo a che tende a sradicare i fazzoletti Fz F25sena 15346 3 N Fy F25cosa 87033 2 N Mf tot Fy 15 Fz 305 2 105 2034430 Nmm Caratteristiche saldatura 75 t T 5mm Ct lo spessore utile del cordone di saldatura Area 02 172 x t X 4 Q2 172 X 5 3 X 4 5236 4mm V6 172 X tX 172 2 72 X tX 305 727 2 X 4 Area 138 3 mm Gi a a N dis texn 1383 17 tem 16 40 KA 224739784 43601025 164851 2 4 65186782 X 4 531641185mm FI r25 8103 Area 52364 16 6Mpa F_ Mhor Area 1 305 138 3 9 1Mpa Tris JTF 07 18 4MPa Le saldature sono verificate 4 6 SUPPORTO MANOVELLA CEDENTE Come gi anticipato la volont di realizzar
30. e i carter che proteggono le forche e il rispettivo impianto idraulico Questa volta si deciso di non seguire un approccio analitico ma si ricorsi all uso del calcolatore 4 Figura 64 testa a cui stata applicata la mesh La mesh adottata molto fitta per ottenere risultati pi vicini alla realt Figura fem della testa riprogettata Dalle tensioni rilevate si pensato di realizzare il pezzo in ghisa sferoidale GS600 Come tensione ammissibile dedotta dalle considerazioni fatte con le norme abbiamo amm 253MPa La testa verificata poich sperimentalmente le tensioni rilevate non superano i 130 Mpa 5 3 CONFRONTO PINZE IN ACCIAO PINZE IN GHISA La forca mobile precedente costituita da un tubo piegato a cui va avvitata ad una estremit un terminale scorrevole necessario per adattarsi alle diverse carreggiate Per semplicit la verifica e il dimensionamento sono stati eseguiti pensando che sia un pezzo unico di diametro costante L ipotesi tiene conto che comunque la parte scorrevole che va avvitata presenta un diametro maggiore Per quanto riguarda il fissaggio essa saldata su una boccola di diametro 60mm e altezza analoga A questo punto ricavata anche la situazione di carico pi sfavorevole si pu iniziare la verifica Come detto a fronte di un carico nominale di 29000 N nei calcoli va inserito il valore di 29000 x 1 151 33379 N dovuto al coefficiente dinamico Pensiamo
31. e la testa del CRIS LIGHT in un monoblocco di ghisa ha reso necessario rivedere totalmente le geometrie del parallelogramma articolato In questa parte descriveremo come stata collegata la manovella alla testa Nei prototipi questo collegamento critico in quanto le trave centrale viene prima forata per il passaggio del perno e poi saldata al porta pinze I ritiri di saldatura fanno perdere la concentricit dei fori rendendo necessarie altre lavorazioni di asportazione di metallo manuali con tutti i difetti che ne conseguono Nel monolite in ghisa per lo spazio esiguo fra i porta pinze e la posizione in cui andrebbero fatti i fori nella trave centrale non consentirebbe di eseguire la lavorazione alle macchine utensili Si potrebbe pensare di fare avanzare la testa ma cos facendo si rischierebbe il ribaltamento in avanti della macchina Si deciso di realizzare un supporto che sar collegato alla testa tramite viti mordenti Figura 44 Figura 45 sezione della testa con il supporto avvitato Il supporto pu essere ottenuto per fusione e successivamente lavorato La ghisa GJS 600 3 Si considera anche di realizzarlo in acciaio per maggiore robustezza A livello di costo l opzione pi valida inizialmente la realizzazione in carpenteria per lotti di produzione piccoli ee 09 nos ld O o Fai Figura 46 Questo componente viene montato oriz
32. elaio e perno non la consideriamo nel calcolo della sezione resistente _ 2 X 768 X 927 12 X 142 X 71 02X 76 8 12X142 T yG Area 12 X 768 12 X 14 2 X 2 2184mm 12x142 tew ESTER rca ona ra Il foro induce sicuramente una concentrazione delle tensioni Dobbiamo prima di tutto vedere qual il punto pi sollecitato L indagine viene circoscritta ai punti A e B Il coefficiente di concentrazione delle tensioni per una lastra forata soggetta a momento flettente vale sempre 2 Per determinare il coefficiente dello sforzo normale si usano i grafici che forniscono ay in funzione del rapporto tra il diametro del foro e la larghezza della piastra Nel nostro caso d w 40 131 0 305 si ha ax 48 alal a af or os n os as 07 oa s 1 Figura 41 otot 141 Mpa ps 7 79 34 2 313Mpa y s 39 8Mpa Area atot 70 9 Mpa 1 punto A quello pi sollecitato Le tensioni rilevate dal calcolo risultano molto elevate confrontate con uno snervamento del materiale a 157Mpa Tuttavia nelle numerose prove di utilizzo del prototipo non si rilevata alcuna problematica nella zona sotto osservazione L acciaio del telaio dolce pertanto una possibile ragione pensare che il materiale plasticizzi localmente e le tensioni si distribuiscano in una zona pi ampia o che il carico massimo applicato per tempi brevi
33. entrazione di tensioni Per determinare il fattore di forma si ricorre a diagrammi che in funzione del rapporto D d e r d r raggio di raccordo forniscono a D dl 29 6 26 1 14 r dl a oms oms oms DI DIS 015 Ns 02 0275 025 r d Risulta a 2 2 6 Mf a 3 1416 d1 3 32 658 Mpa n Questo valore moltiplicato per 1 5 coefficiente di sicurezza fornisce 987MPa per garantire questo limite di snervamento bisogna utilizzare un acciaio da bonifica Il C40 temprato e poi rinvenuto a circa 450 C ha un buon limite allo snervamento considerato sufficiente pur mantenendo una buona resilienza SFILO INTERNO 60 45 Figura 63 Sfilo interno Il componente caricato all estremit dal carico C e da un momento di 667520Nmm Siano da 42mm 45 6 mm D 29 6mm r imm Calcoliamo i rapporti D2 d2 45 6 42 1 09 r d2 1 42 0 024 s 5 I D d 5 w 1 a Airi 1 Q 0025 oo oms 01 0125 015 0175 02 025 025 r d Dal grafico si ricava ax M CX255 M CX255 Ge PD xrixay ni 259 x21X ay 719MPa 64 Che moltiplicato per 1 5 fornisce 1078MPa L acciaio utilizzato sar il C40 allo stato bonificato FRECCIA Per completezza eseguiamo il calcolo della freccia nel punto estremo f sar dato dalla somma di pi abbassamenti
34. estensori Il tutto va quindi saldato con la necessit di allestire delle maschere di saldatura Figura 72 Vecchio telaio posteriore realizzato in carpenteria Come gi deciso per i componenti citati precedentemente la soluzione migliore di realizzare la parte in ghisa per la precisione in due pezzi per facilitare le lavorazioni come vedremo di seguito Dedichiamo qualche momento all analisi delle sollecitazioni a cui soggetto il telaio per poter progettare un modello coretto Occorre rintracciare le condizioni pi gravose a cui soggetto il telaio Consideriamo il momento in cui inizia il sollevamento Il sollevatore tenderebbe a alzarsi posteriormente e il telaio posteriore potrebbe sentire un momento flettente sulle boccole che portano i martinetti di estensione Il sollevamento di questa parte per impedito dagli altri attuatori di sollevamento e il telaio in questo caso a meno della deformazione degli steli stabilizzatori non si accorge di nulla 83 Il caso opposto che pu verificarsi quando il veicolo completamente sollevato con il baricentro che cade tra il pattino anteriore e la motoruota A questo momento flettente si aggiunge la coppia che la motoruota sviluppa all inizio del movimento Sembra essere questa la condizione che sollecita di pi il telaio anche se non preoccupante Le ipotesi di calcolo tengono dunque conto della valutazione fatta sopra Si assume poi che il peso della ba
35. he nel momento di massimo sforzo sono richiesti poco meno di 45000N Tutte le dimensioni dei componenti camicia stelo guida fondello e pistone sono state prese dal catalogo del fornitore La camicia e il fondello sono in Fe E355 lo stelo in C45 allo stato normalizzato fy 335MPa la guida in ghisa grigia G25 e il pistone in 9SMn28 Il martinetto in sollevamento lavora in tiro e l area da considerare la corona circolare con Di 80 mm e Ds 30 mm n r Area 7i Ds 180 307 4319 6mm Nell istante iniziale la forza che deve esercitare il martinetto vale poco meno di 45000N _ F34 _ 45000 Area 4319 6 1048bar P Ipotizzando che la valvola di pressione sia tarata a 130bar il martinetto riesce a sollevare senza problemi il carico Ora rimane da verificare la tensione massima in accordo con la teoria e le norme 75 1 Il rapporto tra lo spessore della camicia e il raggio medio vale ars 04754 gt 35 quindi la teoria membrale non pu essere applicata Siano re e r rispettivamente il raggio esterno ed interno Al raggio interno si ha Gri 13MPa _ piri re _ 13 407 47 53 _ dv ret orim gt agi O Al raggio esterno si ha 2 40 13 A T 63AMPa La tensione tangenziale tmax in corrispondenza del raggio interno e vale 13 407 4757 ara ana T MPa Da riscontri sperimentali apparso che il criterio di resistenza della massima t quello che meglio
36. iettarla su un piano e considerare il cordone come una corona circolare Si pensa di realizzare una saldatura di testa come mostrato in figura Sollecitazione Tensione nominale nel cordone di saldatura Momento flettente Mf 0 Mf Ix x de 2 Momento torcente Mt My QAuxa per cordone chiuso Con a quota indicata per il dimensionamento 1 lunghezza del cordone Au area sottesa alla linea mediana del cordone 3 1416 4 x dm 2 Nel caso di saldatura di testa il valore a coincide con lo spessore s del tubo Sar quindi a 18 sauoatuRA DI tv lt t amm dove le tensioni ammissibili vanno calcolate come amm vxv2 x6 amm Come 6 amm abbiamo preso il valore di snervamento del materiale cio 355MPa v 1 per sollecitazione di trazione e compressione da momento flettente v 0 8 per sollecitazione di taglio da momento torcente v2 0 8 per saldatura controllata con i valori assunti risulta c amm lx 0 8 x 237 189 MPa 1 valori utilizzati sono quelli massimi rilevati in B in particolare 19 Mf MfB Mt MB Si nota immediatamente che la combinazione di diametri che soddisfa 6 v lt c amm vale sempre per de 50mm e di 25mm Alla luce di questo risultato e di quello ricavato precedentemente si disegnata la forca con le seguenti dimensioni de 50mm di 25mm Figura 68 Forca mobile precedente Per scrupolo era stata eseguita una ulteriore verifica anche con il calcolato
37. ilit e Elevata resistenza all usura e Assorbimento delle vibrazioni Porta in pi le caratteristiche fisiche degli acciai come e Resistenza alla trazione e agli urti Buon allungamento e Alto limite elastico Queste propriet sono importantissime in una struttura meccanica in quanto eventuali concentrazioni di tensione causate da fattori geometrici o interni possono essere ridistribuite Il vantaggio principale che le rotture eventuali sono anticipate da deformazioni che le evidenziano Dalle tabelle riportate sulla normativa si ricavano i valori di tensione di rottura e quella di snervamento di alcuni tipi di ghisa sferoidale Sulla base delle indicazioni fornite sull acciaio assumeremo lo stesso coefficiente di riduzione della tensione ammissibile anche per la ghisa TENSIONE DI ROTTURA TENSIONE DI SNERVAMENTO 400 Nimm 250 Nimm 500 Nimm 320 N mm 4 In conformit con ci che viene prescritto per gli acciai assumeremo come limite di tensione ammissibile i seguenti valori indicati in tabella Combinazione A B c di carichi S 133 28 GS400 GS500 GS600 GS400 GS500 GS600 GS400 GS500 GS600 Materiale di Base 267 333 400 300 375 451 320 400 480 oa 00 3 CONFRONTO FRA I DUE MODELLI Per poter disegnare un modello statico del parallelogramma articolato sono necessarie prima di tutto le dimensioni caratteristiche I prototipi come gi detto sono integ
38. l uso del metodo delle tensioni ammissibili La tensione conseguente alla pi sfavorevole ripartizione del carico deve essere calcolata in ogni parte che sostiene il carico Carichi e forze a Carichi strutturali le masse dei componenti dell elevatore per veicoli generano i carichi strutturali sommati al carico del veicolo sollevato b Carico nominale Valore di carico con il quale il sollevatore pu lavorare in condizioni ottimali di efficienza e resistenza Forze dinamiche Le forze dinamiche provengono dai movimenti di lavoro durante il servizio Esse devono essere introdotte nei calcoli moltiplicando i carichi strutturali in movimento e il carico utile per il coefficiente dinamico che deve essere calcolato in relazione alla velocit nominale v in m s tramite la formula D 1 1 0 34v Un altra possibilit quella di assumere 1 151 poich l addendo 0 34v raggiunge al massimo il valore 0 051 per lo studio in oggetto Alla luce delle richieste della norma facciamo alcune valutazioni Carichi strutturali Le parti strutturali in movimento hanno delle masse relativamente piccole ci sembra quindi lecito non considerare questi carichi nei calcoli Carichi nominale Da progetto stato pensato un carico di 29000 N Forze dinamiche La norma ci obbliga ad introdurre il carico nominale moltiplicato del coefficiente Assumiamo il valore pieno di tale coefficiente non essendo nota con precisione il
39. l compito di vincolare la manovella cedente Il telaio stato schematizzato come una trave su due appoggi la posizione di quello anteriore individuato dai due pattini quello posteriore dalle boccole all interno dei cilindri in cui scorre la camicia dei pistoni che permettono di allungare la macchina F45 Figura 36 schematizzazione telaio F35 42343 N 3 044 rad F45 42900 N 0 075 rad F25 88375 88 N a 0 17 rad Scomponiamo le reazioni nelle due componenti verticale ed orizzontale F25sena 15346 3 N F35sene 4426 N F4Ssen 3216 5 N F45cos 42779 2 N Rileviamo verso l alto la reazione Ra y e verso il basso Re y _ F35sin e 335 5 74 2 F25sena 74 2 335 5 658 5 F4Ssend 74 2 R 35 658 5 335 5 74 2 16288 8N _ 4426 335 5 74 2 15346 3 74 2 335 5 658 5 3216 5 74 2 35 658 5 335 5 74 2 162888 Rp R F4Ssen F25sena F35sene 267N Rn 16288 8 3216 5 15346 3 4426 267N Non ci sono reazioni lungo l asse orizzontale perch la somma algebrica delle componenti orizzontali delle forze nulla DIAGRAMMA DEL MOMENTO FLETTENTE 4 570080Nmm 2 Ray 35 658 5 15346 658 5 1190941 8Nmm M R 35 658 5 335 5 15346 658 5 335 5 4426 335 w 22328 Nmm 570080 Non 11909318 Nmm Figura 37 Diagramma momento flettente AL 3 B HTN 87033 N Figura 38 Diagramma sforzo normale SEZIONE I fazz
40. llora una distribuzione costante a tratti che produce un momento in mezzeria maggiore di quello relativo all andamento reale dato che la risultante delle zone laterali di pressione costante agenti per il tratto a presenta un braccio rispetto al centro della trave maggiore di quello della risultante delle zone laterali di pressione non uniforme Inoltre la distribuzione uniforme di pressione della zona centrale del perno produce un momento flettente al centro del perno minore di quello prodotto dalla distribuzione reale dato che la distribuzione uniforme agisce con un braccio minore del reale ma tale contributo in differenza rispetto al momento flettente dovuto alle pressioni agenti sulle zone laterali min nin mi tm te e sa raa lot al penen i ka aio raal fraz Figura 51 6 Con queste approssimazioni il momento flettente cade in mezzeria e vale Pa e B _Fiab _Fiaxl MaE a Il perno in esame ha a 22 5mm b 70mm 1 115mm d 25mm risulta Me 1264154Nmm Relativamente alla verifica b a taglio si ha che la sollecitazione tagliante nelle due sezioni di passaggio delle portate dalla forcella al supporto vale F12 2 Fu 4034 T rxt 1163MPa x La tensione pi critica quella flessionale Per individuare la dmm dell acciaio da utilizzare si moltiplica 802 per il C S imposto dalla norma e si ottiene 1203MPa Per ottenere un valore cos elevato del limite di snervamento bi
41. nsili sono limitate a qualche foratura la produzione di particolari in fusione di ghisa la pi indicata Nello specifico si scelta la ghisa a grafite sferoidale che la pi performante tra tutte le ghise 2 3 2 CARATTERISTICHE ACCIAIO E GHISE Valori nominali delle caratteristiche dei materiali acciai da costruzione normalizzati Spessore nominale elemento Spessore nominale elemento ted0mm 40mm lt t lt 100mm fy Nimm2 fu N mm2 fy Nim fu N mm Fe E235 235 360 214 340 Fe E275 CA 430 255 410 Fe E355 355 510 335 490 valore della tensione di snervamento Fu tensione di rottura Si tratta dei classici Fe 360 Fe 430 Fe 510 che ora sono indicati con il valore della tensione di snervamento In base agli spessori sono proposti differenti valori per le tensioni dovute alle modalit di lavorazione Le prove di trazione son effettuate su provini che essendo trafilati hanno una distribuzione interna delle fibre che segue l andamento del pezzo Parti di spessore maggiore sono ottenuti con altre lavorazioni che non permettono 20 questo dando al materiale una caratteristica meccanica inferiore Il sollevatore in questione non presenta parti in acciaio con spessore maggiori di 40 mm possiamo quindi utilizzare i valori pi alti di tabella per tutti i componenti Le tensioni ammissibili da utilizzare nei calcoli dipendono dalle modalit di carico a cui sottoposto il sollevat
42. nutenzione oggi deve presentare i seguenti requisiti Deve essere di facile consultazione Deve presentare una descrizione chiara del funzionamento delle parti della macchina Deve indicare senza incertezze le zone e le operazioni a rischio infortunio Deve contenere un analisi dei rischi Deve contenere una parte dedicata alla manutenzione necessaria per mantener la macchina efficiente Deve seguire la macchina in ogni suo spostamento compresi passaggi di propriet Deve essere conservato in luogo facilmente raggiungibile Deve essere redatto almeno in una copia cartacea per poter essere di immediata consultazione Un aspetto fondamentale quello dell analisi dei rischi della macchina CRIS LIGHT oggetto dello studio e dell elaborato e della descrizione dei comportamenti che provocano pericolo Dalle norme sono stati rilevati tutti i rischi da considerare Si tratta in gran parte di rischi di origine meccanica Riporto quelli che sono stati ritenuti importanti e Pericolo di schiacciamento cesoiamento e Perdita di stabilit Pericolo eiezione fluidi ad alta pressione In base a questo elenco si sono analizzati tutti i punti rielaborandoli in funzione della nostra realt Si sono indicate la zone della macchina che presentano rischi e descritti i comportamenti che possono provocare situazioni pericolose Si cercato di immaginare infatti tutti gli usi impropri che potrebbero essere commessi Di seguito son
43. o poi stati inseriti tutti gli accorgimenti presi per limitare queste situazioni in aggiunta all elenco di tutti i dispositivi di sicurezza adottati Per quanto riguarda lo schiacciamento apposite valvole di blocco sugli attuatori ne impediscono la discesa in avaria La stabilit garantita dall arretramento della risultante del carico rispetto al baricentro macchina e si pensato di inserire un rubinetto per poter by passare la valvola bloccata dall avaria e permettere all olio di poter fluire fuori dal martinetto di sollevamento e quindi far discendere il carico Un terzo aspetto stato prevedere e ottimizzare gli accorgimenti necessari per adeguarsi alle norme Ad esempio dell adozione di un fermo meccanico per evitare la discesa accidentale del carico Grazie alla scelta di utilizzare specifici tipi di valvole si contribuito a semplificare l operazione richiesta dalla norma cio di discesa del carico con macchina in avaria Inizialmente si era pensato di inserire un rubinetto per poter by passare la valvola bloccata dall avaria e permettere all olio di poter fluire fuori dal martinetto di sollevamento e quindi far discendere il carico 2 3 PRESCRIZIONI PER CALCOLI Gli elevatori per veicoli concetto costruttivo ed equipaggiamento devono essere progettati in modo che in ogni condizione di funzionamento presentino un livello di sicurezza soddisfacente Questo deve essere dimostrato con il calcolo E consentito
44. oletti di rinforzo sono saldati con una saldatura di testa a T a completa penetrazione La sezione da verificare ha la seguente geometria dd hd Figura 39 Come prima cosa calcoliamo il momento d inerzia della sezione rispetto l asse orizzontale passante per il baricentro Area 15X53 X 2 267 X 12 4794mm _ 15 x 53 X 2 X 38 5 267 X 12 X 6 Ve ss 16 78mm 15x53 i 267x128 j PI XST 4 150 59 x 385 16 78 x2 ZEATE 12x 267x 1679 6 159306810 In corrispondenza di questa sezione il momento flettente vale M Rx 173 15346 1713 35 700076Nmm e lo sforzo normale N 87033 N Allora Gtot 40 17 Mpa Il telaio e i fazzoletti sono in Fe E235 che ha f 235MPa Siccome sono saldati le normative impongono una riduzione del limite di snervamento del materiale Ipotizziamo che le saldature siano di Classe I cio eseguite a regola d arte per il nostro acciaio dovremmo considerare f 160MPa che di 106 67MPa iso per 1 5 fornisce Gamm Il telaio in questo punto verificato Per completezza calcoliamo le tensioni nel punto pi sollecitato il punto2 In questa sezione presente un foro 40 25 dentro il quale saldata una boccola in cui poggia il perno basso del triangolo posteriore s Figura 40 sezione telaio in corrispondenza del punto 2 La boccola ha il solo compito di aumentare la superficie di contatto tra t
45. oo dA ii 2 XCD ip Putsentieral _ Centralina w Vara Battoria Motoruota di eresie ME E iata comando ia Lea Figura 32 schema del circuito idraulico INTERRUTTORI FINE CORSA Di facile uso i finecorsa elettromeccanici offrono vantaggi particolari Visibilit nel funzionamento In grado di commutare correnti elevate corrente termica convenzionale 10 A Contatti elettricamente separati Punti di intervento precisi Immunit da disturbi elettromagnetici Sono dispositivi in grado di rilevare Presenza assenza Limiti di corse posizione Passaggio e conteggio di oggetti 4 4 VERIFICA CILINDRI Tl sollevatore presenta una serie di martinetti idraulici Tutte le operazioni che svolge sono infatti permesse da questi La norma sui sollevatori non esaustiva per quanto riguarda questo campo si perci ricorsi alla UNI EN 1494 che si intitola Martinetti spostabili o mobili ed apparecchi di sollevamento associati In questo senso si cercano i criteri di dimensionamento La norma dice che i martinetti che possono essere esposti alla pressione massima limitata dalla valvola limitatrice devono resistere ad almeno due volte tale pressione 4 4 1 CILINDRO DI SOLLEVAMENTO 39 30 80 95 Figura 33 VERIFICA A PRESSIONE Questo il martinetto pi sollecitato Dall analisi cinematica risulta c
46. ore Vengono infatti distinte tre fasce A B C Utilizzata nei calcoli solo la configurazione di carico A in quanto pi restrittiva Queste tre combinazioni di carico presuppongono differenti carichi da introdurre e diversi valori dei limiti di tensione ammissibile per i materiali Vediamo in particolare dalla tabella Tensio Combinazione 1 5 di carichi Fe E275 Fe E355 Materiale di 157 Base 6a 60 183 237 Le lettere A B C indicano le combinazioni di carico che si evincono dalla norma In particolare A funzionamento normale senza vento o forze speciali previsto utilizzo solo al chiuso B funzionamento normale con forza del vento previsto utilizzo anche all aperto C condizioni particolari di funzionamento 2 L Fe 510 utilizzato per la maggior parte dei componenti in carpenteria meccanica della macchina ha un modulo di elasticit E 210000Mpa Per la creazione di alcuni componenti di fa uso di stampi per la fusione in ghisa Questo materiale sar decisivo per l ottimizzazione dei processi di produzione nonostante non sia molto utilizzato Ligido Tempertara E 7 vere asme MC fine Figura 10 Per lo studio della solidificazione delle ghise si fa riferimento alla parte destra del diagramma Fe C la zona con C gt 2 Nel corso della solidificazione una ghisa base liquida pu seguire il diagramma
47. plicissime parti di lamiera piegata prati Figura 19 Carter di protezione inferiore o superiore 3 1 1 ANCORAGGIO E SOLLEVAMENTO AUTOVEICOLO Le modalit di accostamento aggancio e sollevamento sono simili con l unica differenza che bisogna obbligatoriamente entrare sotto il veicolo parallelamente all asse longitudinale dell auto Anche n questo caso permesso ancorare e sollevare auto con ruote sterzate Per garantire la sicurezza i comandi nel timone devono essere mantenuti Figura 20 Ancoraggio ruote Figura 21 Necessit di buon allineamento 3 1 2 OPERAZIONI PARTICOLARI Ai fini di una praticit maggiore sono previste Estensione del sollevatore Capita spesso che lo sbalzo anteriore del veicolo sia tale che il paraurti vada a sbattere contro il coperchio delle batterie In questo modo variando la lunghezza assiale della macchina si evita il contatto Figura 22 Sollevatore retratto esteso Se si vuole sollevare un veicolo con le ruote notevolmente danneggiato la chiusura delle forche sarebbe inutile In questo caso la sequenza di sollevamento pu sere modificata escludendo la chiusura delle forche Con tale operazione il veicolo non ancorato e non permessa la movimentazione Se si devono superare dossi conveniente data la ridottissima altezza da terra della testa mobile poter sollevare il quadrilatero 3 1 3 CARATTERISTICHE TECNICHE Il modello LIGHT dot
48. ralmente costruiti in carpenteria metallica Questa soluzione ha permesso di rendere pi agevole la costruzione in quanto i vari membri sono stati prima lavorati e poi saldati tra di loro Si partiti dalla testa 3 1 PRINCIPALI MODIFICHE RIPROGETTATE Gre Complessivo della macchina riprogettata La testata del prototipo costituita da quattro parti un supporto anteriore a cui sono agganciate le forche mobili una trave centrale con sezione a U a cui collegata la manovella del quadrilatero un tubo al cui interno sono alloggiati gli sfili e un elemento di rinforzo posteriore Siccome i prototipi hanno dato ottimi risultati per quanto riguarda l aggancio delle ruote s deciso di mantenere inalterate alcune dimensioni caratteristiche Figura 11 Testata del prototipo Ci si accorti subito che un pezzo unico in ghisa non avrebbe consentito la foratura nella trave centrale in quanto la distanza tra il centro del foro e il supporto anteriore troppo piccola e la lavorazione che individua la superficie di accoppiamento tra testa e triangolo posteriore Si ottenuto un pezzo simile ma con significative differenze Figura 12 Testata Riprogettata La variazione della geometria della testa ha comportato la totale modifica dei membri del quadrilatero e di parte del telaio anteriore T Figura 13 a sinistra il triangolo del prototipo a destra il triangolo riprogettato La manovella stata ricreata con
49. re E stato realizzato un modello semplificato da implementare nel calcolatore Figura 69 Anali em della forca mobile progettata I risultati ottenuti analiticamente e quelli calcolati dal simulatore sono vicini 80 NUOVA FORCA Come illustrato gi in precedenza la forca appena dimensionata e utilizzata nel prototipo un componente che presenta molteplici problematiche Viene composta da una decina di pezzi ottenuti da carpenteria Le giunzioni fra le parti sono ottenute per saldatura La saldatura porta ad elevate spese e tempi di lavoro manuali elevati Eventuali ritiri dei cordoni di saldatura o imprecisioni portano ad avere un componente dalle prestazioni non opportune Si reso quindi necessario realizzare un nuovo componente da stampo in ghisa di dimensioni maggiori e senza cavit o giunzioni La nuova forca stata progettata tenendo perfettamente conto dei sovrametalli che andranno poi eliminati una volta passato il pezzo alle macchine utensili Non stato ritenuto necessario rivalutare i calcoli strutturali fatti precedentemente notata come detto la maggiore robustezza del componente e i carichi cui soggetto Il risultato ottenuto copre e va ad eliminare ampliamente tutti gli svantaggi citati in precedenza rendendo il processo pi economico e rapido siccome l unica operazione necessaria a pezzo ricevuto il montaggio stesso La simmetria del componente comporta una ulteriore semplific
50. re CRIS LIGHT nasce direttamente dal CRIS Lo si voluto sviluppare per soddisfare la richiesta di alcuni clienti che non necessitano di tutte le caratteristiche di versatilit e potenza del CRIS e quindi da proporre ad un prezzo minore Se il modello pi costoso stato sviluppato anche per le rimozioni di auto in divieto di sosta in cui la testa mobile permette di entrare sotto il veicolo anche non parallelamente all asse longitudinale il modello LIGHT pensato espressamente per showroom concessionarie e autofficine Si cercato di mantenere il pi alto numero di pezzi in comune con il CRIS in modo da non fare lievitare ulteriormente i costi Le due macchine pur mantenendo lo stesso principio di funzionamento differiscono per la quasi totalit nell avantreno ma sono quasi identiche nella parte posteriore Il modello LIGHT ha un circuito idraulico semplificato a causa dell assenza di alcuni pistoni idraulici e della testa mobile dispone di una motoruota e una pompa idraulica meno potenti 10 2 1 MODELLO IN CARPENTERIA Figura 5 Cris modello base La modalit di ancoraggio la peculiarit pi interessante della macchina perch in questa maniera non si interferisce con la carrozzeria evitando i danni del classico cricco Inoltre sempre possibile ancorare le ruote sterzate Sull estremit della testa montato un supporto snodato che monta le forche quelle posteriori sono fisse mentre quelle anteriori po
51. re di confronto 135MPa pertanto il cilindro verificato VERIFICA INSTABILITA ELASTICA La verifica stabilit elastica eseguita seconda la legge di Eulero in accordo con quanto prescritto dalle norme Grandezze caratteristiche dello stelo diametro stelo Ds 25mm lunghezza stelo L 446mm momento d inerzia della sezione 1 19175 mm raggio minimo d inerzia snellezza lo stelo vincolato con una cerniera e con un incastro imperfetto Le 0 7L Tensione critica La norma definisce la tensione critica 0 nel seguente modo Ger rue lt 0 7 fy Oar Oer Flero Ger Euro gt 0 7 fy 4 n E _n 210000 Torguior PE ar 829MPa oa 335 x fi 24L s23MPa EN 35 Come si poteva gi notare si tratta di un corpo tozzo sul quale non c il rischio di instabilit elastica Lo stelo verificato Non stato considerato necessario effettuare verifiche sugli sfili per l allungamento della macchina poich considerati molto sovradimensionati e scelti soprattutto per un criterio di robustezza come prodotto simile e gi verificato nella precedente versione CRIS 4 5 TELAIO ANTERIORE Figura 25 Telaio prima del montaggio Per permettere alla testa di abbassarsi completamente stato necessario tagliare il telaio in corrispondenza dei tubi contenenti gli sfili La particolare forma non garantirebbe una rigidit adeguata per questo motivo sono necessari due fazzoletti di rinforzo che hanno anche i
52. sione media e va calcolata come rapporto tra il carico su ogni ramo della forcella e l area diametrale di ogni ramo della forcella F 75 7Mpa Pun d s Che moltiplicato per lo stesso fattore di forma precedente fornisce P a 189 2 Mpa Anche in B la manovella verificata Si esegue ora la verifica a taglio dei due rami i i A rl L FIA Figura 50 Si assume come altezza della coppia di sezioni che cedono a taglio la differenza w_d e si carica ciascuna delle due sezioni col carico massimo cio F 3 4 Siccome le sezioni che ipoteticamente cedono a taglio sono rettangolari la tensione tagliante massima t vale a fel 2w d G J famm x A confrontato con amm lea 1260101 si conchide che anche in questo punto la t 1117MPa manovella verificata 4 7 2 PERNO TESTA Si abbandona ora la manovella e si considera il perno visto come una trave doppiamente appoggiata ai due rami della forcella e caricata nella sua zona centrale dal supporto Si effettuano due verifiche a della tensione flessionale massima b delle tensioni taglianti Relativamente alla verifica a a flessione l andamento reale della pressione di contatto in direzione assiale del perno rappresentato in figura 48 Il momento flettente massimo cade in mezzeria nei punti pi distanti dall asse neutro ma complesso in quanto l andamento delle pressioni non noto in forma analitica si considera a
53. sogna utilizzare necessariamente un acciaio legato da bonifica Per esempio il 39NiCrMo3 che in assoluta l acciaio da bonifica pi diffuso se rinvenuto a 500 C presenta una f di poco superiore a 1200MPa Un valore cos alto non crea problematiche di progetto dato che ogni calcolo riferito all attraversamento del valore di inclinazione di manovella di 10 e quindi ai carichi massimi applicati Non essendo mai raggiunto il valore di snervamento ed avendo il carico massimo tempi brevi nel sollevamento non sono mai state rilevate problematiche sul prototipo relativo allo studio oggetto dei calcoli precedenti 6 4 7 3 PERNO DI COLLEGAMENTO AL TELAIO Il collegamento della biella con il telaio affidato ad un perno d 25mm 1 118mm che viene bloccato rispetto al velaio con due spine elastiche In questo caso la forcella costituta dai fazzoletti che ricordiamo sono in Fe E235 con gamm 157MPa Tamm 90MPa Le tensioni nel perno dovute alla flessione sono di poco maggiori che nel caso precedente e l acciaio utilizzato sar lo stesso Sui fazzoletti si effettuano due verifiche a sulla pressione massima specifica b sulle tensioni taglianti I fazzoletti sono verificati 4 8 SALDATURA FRA TELAIO E FAZZOLETTI I cilindri estensori costituiscono il componente che unisce il telaio posteriore con quello principale e devono quindi sostenere la maggior parte del carico La connessione con il telaio principale avviene gr
54. ssono chiudersi contro le prime Si avanza con le forche aperte verso il veicolo mandando in battuta le forche fisse sul battistrada Quando si d inizio al sollevamento le forche mobili si chiudono sulle gomme Grazie al peso proprio del veicolo le ruote rimangono bloccate tra le due battute Figura 6 Ancoraggio Cris base CARENATURA CON Figura 7 Prototipo Cris Light Il CRIS LIGHT mantiene tutte le caratteristiche salienti del precursore ad eccezione della testa mobile Inoltre arretrando tutto il parallelogramma articolato stato possibile rinunciare ai bracci stabilizzatori senza rischiare il ribaltamento 658 5 mm wuzg 335 5 mm 5 Figura 8 schematizzazione dell articolazione 1 Testata o Biella 2 Manovella cedente 3 T riangolo o Manovell movente 4 Martinetto 5 Telaio E composto da una testa che forma il lato superiore del parallelogramma rigido alla quale sono agganciate le forche mobili in maniera del tutto analoga al CRIS questa per presenta due tubi con fori di grosso diametro al cui interno sono collocati sfili che una volta estratti vanno in battuta alla ruota del veicolo da sollevare La macchina realizzata completamente in carpenteria metallica Appunto la stessa creazione del prototipo in carpenteria presenta notevoli problematiche elencate di seguito Lavora
55. stabile ferro grafite curva blu oppure quello metastabile ferro cementite curva nera La cementite FE C un composto metastabile cio tende a decomporsi in ferro grafite La decomposizione richiede per molto tempo Se facciamo raffreddare un liquido eutettico che ha concentrazione in massa di C pari a 4 30 lentamente dobbiamo seguire la trasformazione stabile Ci significa che la cementite ha il tempo di decomporsi in Fe grafite Raffreddando fino a 1154 C inizieranno a nucleare i primi grani di austenite Fey e grafite C la concentrazione massima di carbonio che l austenite riesce a tenere in soluzione varia con la temperatura e viene letta sulla curva E S a 1154 C pari al 2 Asportando altra energia termica altro liquido si solidificher in austenite e grafite Quando tutta la massa solidificata la temperatura inizia a calare e la solubilit del carbonio diminuisce si ha quindi una migrazione di atomi di carbonio dal reticolo cristallino del ferroy che unendosi tra di loro formano altra grafite A 738 C abbiamo austenite con concentrazione di carbonio pari a 0 68 e grafite Continuando a raffreddare l austenite si trasforma in ferrite Fea con concentrazione in massa di C pari allo 0 02 Alla fine della solidificazione otteniamo ferrite grafite Questa lega viene comunemente chiamata ghisa grigia o grafitica Con un raffreddamento pi veloce la cementite non ha il tempo di decomporsi nel
56. ti eccessivi o componenti fragili con rischio di rottura ad elevati cicli di lavoro La macchina stata quindi riprogettata Fig 10 tenendo anche in considerazione aspetti legati alla fattibilit e alle tecnologie di produzione Molte parti della macchina necessitavano infatti di tecnologie diverse dalla semplice carpenteria Il lavoro necessario alla commercializzazione del sollevatore quindi stato svolto riprogettando la macchina in funzione di una diminuzione dei costi e in accordo con requisiti di flessibilit di utilizzo Si ottenuto al termine della progettazione un dispositivo realizzato al CAD di un prodotto non ancora esistente sul mercato dall utilizzo estremamente flessibile e dai costi quanto pi ridotti 1 1 SOLLEVATORI PRESENTI SUL MERCATO Tl sollevatore qui trattato pu essere definito secondo le indicazioni della normativa come elettroidraulico mobile motorizzato Non risulta presente sul mercato un altra macchina con caratteristiche simili Le norme infatti non lo riportano ancora tra gli esempi In realt quindi non possibile proporre dei paragoni tra questo tipo di sollevatore e quelli gi esistenti Non si tratta di un sollevatore pensato per l utilizzo nella riparazione di auto bens per movimentarle Pu essere anche usato per sollevare il veicolo quanto basta per poter inserire carrelli o puntelli per sostenerlo Il tipico sollevatore come lo si intende normalmente una piattaforma sulla q
57. tteria 1500N sia applicato in asse col centro della boccola e che l utilizzatore del peso 800N sia in piedi sull estremit della pedana a 670mm dall asse della motoruota Le quote sono ricavate dal disegno Il momento trasmesso dalla motoruota desunto dalle caratteristiche della stessa Potenza 1000 W a 2500rpm Rapporto di trasmissione 34 57 Raggio della ruota 200 mm 0 2 m Braccio della forza di trazione 320mm 0 320 m La coppia sul telaio antioraria e vale Coppia motorota 1000 2000x2 3 1416 60 4 8 N m Ceffettiva 4 8 x 34 57 166 N m Firazione 166 0 2 2 1660 N Mf 1660 x 0 320 531 2 N m Il modello stato quindi riprogettato per la produzione in ghisa Figura 73 Telaio posteriore 34 Il modello stato sottoposto alla simulazione dei carichi per verificarne i requisi ome tes ol sz RA Figura 74 Analisi fem telaio posteriore Tensione Max 68 MPa In base a questo risultato utlizziamo la ghisa GS 400 per cui vale una tensione ammissibile 166 MPa quindi il modello correttamente dimensionato Il modello cos progettato risulta valido 85 6 CONCLUSIONI Tutto il lavoro ha portato alla realizzazione del progetto di un innovativo sollevatore per autoveicoli pronto per la realizzazione pratica di un nuovo prototipo ottimizzato e alla successiva industrializzazione La macchina ora sponde a tutti i requisiti per il sollevamento veicoli che ci er
58. uale il veicolo viene innalzato ed possibile eseguire riparazioni dove il carico appoggia sulle ruote oppure nel sotto scocca Alcuni modelli sono a colonna Figura 2 Sollevatore a piattaforma Tramite questi non possibile movimentare le vetture Non sono questi per i veri concorrenti della nostra macchina Nel caso di rimozioni l unico mezzo presente oggi sul mercato il carroattrezzi Il veicolo ancorato con cinghie che sono fatte passare all interno delle ruote Dopo il sollevamento dell asse interessato si pu procedere alla rimozione Risulta per poco pratica la fase di ancoraggio occorre infatti abbassarsi e legare le cinghie sulle due ruote In pi non facile manovrare in piccoli spazi con il carroattrezzi tanto che in alcuni casi non si in grado di raggiungere il veicolo in altri si rischia invece di danneggiarlo urtando qualche ostacolo Per quanto riguarda la movimentazione dei veicoli incidentati non c nessun prodotto che consenta di spostarli all interno di un officina o in genere in uno spazio stretto senza difficolt In questi casi s pu utilizzare la combinazione di due attrezzi Con un semplice cricco si solleva il veicolo e si applicano sotto di esso dei carrelli che ne consentono il trasporto Questi vanno sicuramente fissati alla vettura con dei morsetti e necessitano di tempo sia per il primo fissaggio che per allentarli quando si decide di abbandonare il carico
59. zioni e centraggi non precisi dovuti a montaggi di scarsa qualit Rischio di cedimento delle parti ad elevati cicli di lavoro Lavorazione sugli sfili e fissaggio degli stessi problematico Tubazioni oleodinamiche male collocate con rischio di tranciature Costi troppo alti Macchina grezza ed esteticamente poco piacevole Si evince quindi l obbiettivo di riprogettazione funzionale di buona parte dei componenti della macchina con l obbiettivo di eliminare queste problematiche e di abbattere i costi di produzione 2 2 NORMATIVA EUROPEA Un prodotto deve sottostare ad una serie di leggi che ne garantiscono un livello di sicurezza accettabile I prodotti che non soddisfano tali requisiti non hanno l approvazione della CE e sono del tutto fuori legge Se ci procura una maggiore difficolt in ambito progettuale dall altra garantisce una qualit del prodotto e del lavoro superiori Fortunatamente la sicurezza sul lavoro non pi ritenuta di secondaria importanza e tutto ora va pensato in questa direzione Il raggiungimento della sicurezza richiesta va eseguito operando in due direzioni parallele Da una parte 13 la consultazione delle norme e la loro applicazione sulla macchina parallelamente vanno sviluppati i documenti necessari La linea guida fornita in primis dalla Direttiva Macchine A riguardo della specificit della macchina si utilizzata la norma UNI EN1493 dedicata ai sollevatori per autoveicoli
60. zontalmente in questo modo la forza di taglio minore di quella normale e presumibilmente le viti dovranno essere di diametro minore Il supporto soggetto alla F21 inclinata dell angolo a Siano T F21sena 15346 3 N N F25cosa 87033 2 N Mf T 37 567802 Nmm Ipotizziamo che la forza di taglio T si ripartisca uniformemente su tutti le otto vi 1 bulloni pi sollecitati sono quelli pi esterni quelli cio che distano 41mm dal bordo in cui la componente dovuta al momento flettente massima Poich il collegamento deve essere progettato per attrito la forza di serraggio deve essere in grado di sostenere la risultante delle forze tangenziali generando una equivalente forza di attrito tra le pareti con un coefficiente di sicurezza pari almeno a 15 La forza iniziale di serraggio si pu individuare mediante la seguente formula x i fa Fi csx sr esaf sio Dove R la risultante delle componenti tangenziali R la risultante delle componenti normali y la distanza dell i esimo bullone dal bordo del supporto e y la distanza del bullone pi sollecitato TRA 8 1918N R M 3417N Ipotizziamo un coefficiente d attrito p 0 25 s S 41087943417 32952N ed infine imponiamo che il rapporto tra la rigidezza del supporto e quella del bullone sia almeno 3 La forza totale che si scarica sulla vite pari a F 0 25 CS F 38313N Scegliamo viti di grado SAE 9 8 f 900MPa f 660MPa
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