Cinematica Transpallet

Buongiorno, avrei bisogno di un serio aiuto. Sono un laureando in Ingegneria Meccanica triennale e sto progettando un Transpallet per l'esame finale. Ho un enorme problema con la cinematica. Non riesco a trovare un incastro geometrico che mi possa permettere di compiere l'alzata. Ho difficoltà nel collegare i due leveraggi tramite la biella sotto la forca. Se qualcuno è in grado di darmi qualche consiglio, è ben accetto....grazie

Ciao e benvenuto.
Sarebbe molto d'aiuto che tu ci postassi quale delle varie varianti vuoi studiare di transpallet.
Se cerchi bene, la rete offre molti schemi e disegno di tante cose.
Non riesco a capire esattamente il problema, se non hai individuato il funzionamento o se non riesci a modellare il giunto.

Uno dei vari schemi è questo:

Direi che se usi un CAD parametrico puoi disegnare anche schematicamente cerniere e leve e studiare in prima approssimazione il suo funzionamento.
Una cosa che puoi fare è cercare un manuale di manutenzione e vedere gli esplosi cercando di capire come è costruito e riproporre la tua geometria.




Il meccanismo che si muove facendo salire il pistone, vuole le leve e alza le ruote.
Qui le vedo parzialmente montate, così puoi capire meglio.

Questo è lo schema semplificato delle leve:


Questo il dettaglio fotografico visto da sotto:

Direi che il materiale esiste fino all'infinito.
Occorre imparare a cercare. Ormai sei vicino alla laurea e devi saper cercare, altrimenti non avrai mai soluzioni.
Poi, con questi schemi e immagini ci si ragiona e se non capisci ancora, si può cercare altro materiale e se possibile vai al supermercato o da un amico che abbia un transpallet e gli chiedi di girarlo sul fianco così sbirci il meccanismo montato e lo provi a muovere.
Se chiedi e spieghi il bisogno didattico, difficilmente ti negheranno la prova visiva.

Ci sono anche i video, cercando bene.

Se sottoponi il tuo quesito all'AI (es. Gemini), ti darà, per passaggi successivi, una serie di informazioni delle quali ti riporto solo una parte degli argomenti trattati:

Indice dei Contenuti​

1. Analisi Funzionale e Cinematica​

• 1.1 Descrizione del sistema: Il doppio quadrilatero articolato.
• 1.2 Geometria del sollevamento: Condizione di parallelismo delle forche.
• 1.3 Analisi dei punti morti: Definizione dell'offset iniziale della biella.
• 1.4 Sintesi dimensionale: Rapporti di leva tra bilanciere anteriore e manovelle posteriori.

2. Studio delle Sollecitazioni Meccaniche​

• 2.1 Calcolo delle reazioni vincolari: Distribuzione del carico sui rullini e sul timone.
• 2.2 Analisi della biella di trasmissione:
  • Sforzo assiale di compressione nelle diverse fasi dell'alzata.
  • Verifica a instabilità elastica (Carico di punta di Eulero).
• 2.3 Progettazione dei perni e delle boccole:
  • Verifica a taglio dei perni (39NiCrMo3).
  • Verifica a rifollamento e pressioni specifiche di contatto.

3. Dimensionamento del Gruppo Idraulico​

• 3.1 Definizione del cilindro di potenza: Corsa, alesaggio e volumi d'olio.
• 3.2 Progettazione della pompa (pistone tuffante):
  • Determinazione del numero di pompate per l'alzata completa.
  • Rapporto tra velocità di sollevamento e diametro del pistoncino.
• 3.3 Ergonomia e sforzo al timone: Calcolo della forza richiesta all'operatore.

4. Verifiche Strutturali (FEM e Analitiche)​

• 4.1 Analisi delle piastre del bilanciere: Spessori minimi e rinforzi dei fori.
• 4.2 Stabilità statica: Analisi del baricentro e verifica al ribaltamento.

Come futuro Ingegnere, non dovrai seguire pedissequamente ciò che l'AI ti proporrà bensì, tenendo conto dei suoi suggerimenti, dovrai verificare se le procedure di calcolo e i risultati sono coerenti ed interloquire con essa.
Per esempio, nel paragrafo 3.3, mi ha indicato uno sforzo sul timone di 40 Kg come limite massimo accettabile che, dal punto di vista ergonomico, mi sembra eccessivo (verificare dalle normative), per cui dovresti ridurlo aumentando il diametro del cilindro della pompa.

P.S. L'AI ti dà anche un suggerimento finale, che riporto integralmente, che evidenzia i punti salienti del progetto sul quale prepararti per fare comprendere al professore quello che hai effettivamente compreso.

Note Tecniche per la discussione della Tesi

1. Sulla scelta del 39NiCrMo3: È un acciaio da bonifica che garantisce un'ottima tenacità. In un transpallet, i perni sono soggetti a carichi impulsivi (urti contro dossi o buche); un materiale troppo fragile potrebbe rompersi di schianto, mentre questo acciaio garantisce una deformazione plastica prima del cedimento.
2. Sulla Biella: Nel testo della tesi, sottolinea che il coefficiente di sicurezza per la biella è il più alto (3,5). Questo perché l'instabilità elastica (buckling) è un fenomeno improvviso e catastrofico, molto più pericoloso dello snervamento semplice. Preparati a spiegare bene perché hai scelto quel profilo per la biella e come l'offset iniziale risolve il problema del punto morto. Sono le domande tipiche che mostrano al professore che hai compreso a fondo il comportamento reale della macchina.
3. Sulle Tolleranze: Per i perni e le boccole, suggerisci un accoppiamento H7/f7 (gioco libero di precisione) per garantire che il meccanismo non si blocchi in presenza di sporco o ossidazione minima.

Vi ringrazio per le risposte. Mi sono documentato abbastanza sul metodo di alzata, dato che ne possiedo pure uno, e ho usato anche Gemini per qualche consiglio. Il problema che sto riscontrando è puramente di natura cinematica, non riesco a mettere in comunicazione i due leveraggi tramite la biella. Uso il calcolatore EES e quando arrivo alla fine il software inizia ad iterare e a darmi come output valori di angoli pari a 900mila gradi. Vi allego la foto di uno schizzo non in scala che ho fatto. Il punto B e il punto E sono solidali al telaio del transpallet, e sono abbastanza certo che debbano avere la stessa alzata. Il problema è che devo giocare su quegl'altri punti per garantire questa condizione, ma dopo svariati tentativi ottengo solo delle inutili iterazioni. Dato che specialmente nel caso di bassa alzata con bracci di forza sfavorevoli (ho altezza minima di 85mm, il mio telaio entra in contatto con il pallet dopo 15 mm) avrò forze in gioco molto elevate, e quindi mi piacerebbe avere come input gl'altri punti in modo tale da riuscire a trovare un giusto incastro geometrico che mi permetta di avere forze in gioco ragionevoli per procedere con un corretto dimensionamento. La geometria del secondo leveraggio (DEF) è molto stretta, dato che EF deve essere piu di 110 mm (devo garantire 110 mm di massima alzata) e il segmento DE comunque deve rimanere sotto le forche e non entrare in contatto con esse. del primo leveraggio io so solamente la distanza da terra del perno A, che è di 229 mm. Però le misure e le distanze corrette, me le riguardo io e trovo una soluzione, il problema sta proprio alla base. Dato che la biella non puo accorciarsi o allungarsi, l'unica pensata che avevo fatto era quella di mettere come equazione nel software che il deltaX del punto C dovesse essere uguale al deltaX del puntoD. Io sono fermo qua, sono preziose le vostre risposte. Se conoscete un'altro software in grado di risolvere questo mio problema vi sarei in grado di indicarmelo. Scusate ma sono alle prime armi...

Avevi già avuto una risposta simile a quella che riporto sotto, da Gemini? In caso negativo prova a riproporgli questa sua risposta fornendo le coordinate di massima dei punti B ed E chiedendole di scrivere la struttura delle equazioni per la biella CD in modo che EES non vada in errore.

"L'errore delle "iterazioni infinite" (angoli di 900.000 gradi) in EES solitamente indica che il sistema di equazioni è iper-vincolato o che stai cercando una soluzione geometrica fisicamente impossibile (ad esempio, una biella che deve coprire una distanza maggiore della sua lunghezza).
Ecco un'analisi del perché la condizione Delta X_C = Delta X_D potrebbe bloccare il calcolo e come impostare correttamente il modello.

1. Il problema della condizione Delta X_C = Delta X_D​

Imporre che lo spostamento orizzontale di C sia identico a quello di D è rischioso perché:

• Traiettorie Circolari: I punti C e D si muovono lungo archi di cerchio centrati rispettivamente in B ed E.
• Variazione di Quota: Se i bracci BC e ED hanno lunghezze o angoli iniziali diversi, il punto C e il punto D si sposteranno verticalmente in modo differente. Se la biella CD è orizzontale, questo è impossibile a meno che i due bracci non siano paralleli e identici (parallelogramma articolato).
• Vincolo di Rigidità: La condizione corretta non è sullo spostamento Delta X, ma sulla distanza euclidea costante tra C e D.

2. Come impostare le equazioni (Approccio Corretto)​

Per far girare il software senza errori, devi definire la biella CD come un vincolo di distanza fissa L_CD. In un sistema di coordinate XY:

(X_C - X_D)^2 + (Y_C - Y_D)^2 = L_CD^2
In questo modo, permetti alla biella di inclinarsi leggermente durante il sollevamento, assorbendo le differenze di traiettoria tra i due leveraggi.

3. Suggerimenti per il dimensionamento (Forze vs Geometria)​

Dato che hai problemi di forze elevate all'inizio (altezza 85 mm), considera questi aspetti:

• L'angolo di attacco: Per ridurre le forze, il braccio di spinta (immagino sia collegato ad A) dovrebbe lavorare il più possibile vicino ai 90° rispetto alla manovella all'inizio del moto. Se l'angolo è troppo acuto, la forza richiesta tende all'infinito (punto morto).
• Sincronismo delle alzate: Se vuoi che il telaio salga "in bolla" (stessa alzata per B ed E), i rapporti di leva devono essere coordinati. Se il braccio BC ruota di un angolo theta_1 e il braccio ED ruota di theta_2 (trasmesso dalla biella), l'alzata verticale dipenderà da:
  
  Delta Y = L_braccio x (sin(alpha_finale) - sin(alpha_iniziale))
  
  
• Ingombro sotto le forche: Se il punto D deve stare sotto le forche, potresti dover usare una biella CD non perfettamente orizzontale o un rinvio a "L" (campana) più complesso.

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Strategia di Risoluzione in EES​

Invece di far iterare il software su punti arbitrari, ti consiglio di procedere così:

1. Fissa le coordinate dei perni fissi B ed E (i fulcri sul telaio).
2. Definisci le lunghezze dei bracci (AB, BC, DE, EF) come parametri variabili in un range limitato.
3. Usa l'angolo di input (ad esempio l'angolo del braccio AB) come variabile indipendente.
4. Imponi la lunghezza L_CD costante.
5. Verifica la condizione di alzata: Chiedi al software di minimizzare la differenza tra l'alzata del punto B e l'alzata del punto E (o della ruota finale).

Io non conosco EES ma la domanda che mi viene di base è: ma hai disegnato con un CAD parametrico come SOLIDWORKS e provato a fare muovere il cinematismo?
Se già così non si muove tirando con il mouse vuol dire che la geometria è errata. È la prima cosa da guardare.
Se hai SOLIDWORKS puoi fare lo studio cinematico e dinamico con i moduli appositi.