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Discussione: Dubbi perno

  1. #1
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    Salve a tutti, sono ancora uno studente, quindi credo proprio che non vi farò perdere molto tempo...

    Ho dei dubbi riguardo un perno che devo verificare/dimensionare..
    Sto "progettando" (per così dire) una gru a bandiera come quella in foto (lasciate perdere la bruttezza degli schizzi, sono le bozze che dovrò rifare al PC): la gru ha uno snodo tra la colonna e il braccio.

    photo_2017-10-12_17-20-12.jpg

    Il mio dubbio è su come calcolare le forze/momenti agenti su questo perno e sulle relative bronzine..
    Come potete intuire, il carico è in direzione verticale a 3 metri di distanza dal perno (3 metri è la lunghezza del braccio).

    Per calcolare inizialmente il diametro minimo del perno, ho utilizzato il momento flettente Mf (semplicemente carico*3metri, no? O meglio, con sommato pure il momento del braccio... Così facendo mi vengono 7360 Nm).
    Sapendo che
    σ=Mf/Wfamm e che
    Wf= (π*d3)/32
    ottengo d>(Mf*32/σammπ)1/3 da cui ho trovato d>74,68 mm (anche se non so bene quale coefficiente ci dovrebbe essere tra σ e σamm... Quindi, per il momento, ho usato un 2 come da un progetto di un mio compagno.. Quindi mi è venuto che σamm di un acciaio S360 è 180 MPa... Probabilmente è troppo sicuro ma vabbé, questo è un punto secondario).

    Ho quindi scelto un diametro di 80 mm.

    Ora, supponendo che la parte sopra sia giusta, dovrei verificare con la formula: √(σ2+H22) <σamm
    dove: H=1,73 per il criterio di Von Mises
    H= 2 per il criterio del taglio massimo
    τ = C/Wt con C=momento torcente e Wt=(π*d3)/16

    Primo problema: la mia gru si muoverebbe "a mano", cioè, non ruota.. è praticamente statica.. Serve (a parte come esercizio di stile) solamente per alzare una massa X e spostarla un po' più in là su una circonferenza di raggio=3 metri...
    Quindi quale C dovrei prendere? Nulla?

    Secondo problema: a quale sforzo di taglio è sottoposto questo perno? Mi spiego: non c'è nessun carico che espressamente tira/spinge in direzione orizzontale.. Sul progetto di questo mio compagno c'è scritto: T=F*L/a con T=forza di taglio e con a che credo sia lo spessore delle piastre (di una? di entrambe? o forse è la lunghezza del perno?)

    Poi avrei finito, per quanto riguarda il perno? Giusto per sapere (visto che non mi pare agisca sul dimensionamento), come forza assiale sul perno cosa avrei? Non il peso della massa tirata su e del braccio (non scaricano mica tutto sul perno, no?), quindi cosa? Nulla?

    La palla passa poi alle bronzine: scelte misure e materiale, devo verificare la pressione con la formula p=T/(d*B)< pamm
    dove T= forza di taglio
    d= diametro interno boccola
    B=altezza boccola

    Terzo problema (più un dubbio): visto che ho posizionato 2 boccole (una in alto flangiata e una in basso tenuta con un anello seeger) ciascuna alta 70 mm, dovrei usare (nella formula sopra) B=70mm oppure B=140 mm? Immagino la seconda, ma non si sa mai...
    Ogni boccola supera lo spessore della piastra, ma non è un problema in quanto ho deciso che tra le due piastre verrà saldato un tubo di rinforzo.

    Infine, tocca alle piastre.
    Eurocodice 3, tipo B (geometria assegnata).
    La verifica di rifollamento implica ovviamente ancora una volta la forza di taglio... Mi confermate che la formula è (T/2)/(t*d0) < σrif=1,4σamm
    dove T = forza di taglio (mezza perché ci sono due piastre)
    t = spessore piastra
    d0 = diametro foro

    Giusto?


    Capisco (e mi scuso) che ho messo un sacco di carne al fuoco.... Immagino e spero che per voi siano domande abbastanza stupide... Tra qualche giorno avrò il colloquio con il professore per presentare la bozza, vorrei arrivarci con pochi dubbi...

    Grazie ancora!

    PS: gran parte delle formule sono prese dal libro "Costruzione di Macchine" di Giovanni Nerli
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  2. #2
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    Se stai copiando da un progetto già fatto....e non capisci...vuol dire che é meglio che rifai il corso.... Ci sono delle cose di scienza delle costruzioni che sono fondamentali per tutto.

    Se non hai momento torcente non hai quelle tau. Hai flessione e taglio.
    La gru avrà peso.....non hai un paranco?
    Non conosci la sigma ammissibile e i k? Duttili, fragili....Rs/1,5 e Rm/3.....

    Direi che prima devi seguire le lezioni e studiare, poi ne riparliamo

  3. #3
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    Citazione Originariamente Scritto da meccanicamg Visualizza Messaggio
    Se stai copiando da un progetto già fatto....e non capisci...vuol dire che é meglio che rifai il corso.... Ci sono delle cose di scienza delle costruzioni che sono fondamentali per tutto.

    Se non hai momento torcente non hai quelle tau. Hai flessione e taglio.
    La gru avrà peso.....non hai un paranco?
    Non conosci la sigma ammissibile e i k? Duttili, fragili....Rs/1,5 e Rm/3.....

    Direi che prima devi seguire le lezioni e studiare, poi ne riparliamo
    Sinceramente speravo in un consiglio, non in una lezione di vita o in una ramanzina...

    Non sto copiando un progetto già fatto, lo sto facendo per conto mio e controllando saltuariamente se sto facendo bene...
    Il progetto è a mio avviso pienone errori: alla seconda pagina i 2452N (250 kg) tirati su dal paranco diventano magicamente 2940, e ce ne sono altri... Questo perché il tempo dedicato al progetto durante l'orale è di 1 minuto se va bene... Però io vorrei farlo per bene, non sperare che non si accorgano degli errori...

    Nel progetto del mio compagno c'è la tau, che secondo me non ci dovrebbe essere, però è leggermente diverso, visto che ha 2 snodi (uno a metà del braccio).
    Capisco quindi il momento torcente sul braccio vicino alla colonna ma non su quello su cui è attaccato il paranco.

    Poi, non so che corsi hai seguito tu, ma da noi leggono le slide, che ovviamente ho e che ho letto: di formule non c'è molto e di teoria ancora meno.. Tutto è rimandato ai testi Orlov e Nerli. L'orlov ammetto di non averlo letto, mente il Nerli l'ho usato parecchio..

    Il peso della gru l'ho già inserito in quel momento flettente che scrivevo, inserendo molto semplicemente un carico concentrato a metà del braccio..

    I valori Rs, RM, sigma, ecc non ne ho: immagina un foglio bianco su cui devi progettare una gru a tuo piacimento.. Ad esempio, la freccia me la sono inventata e da lì ho cominciato il dimensionamento..

    Comunque, potrei seguire di nuovo tutto il corso, si, anche se direbbero cose che già ho ascoltato, il problema è che dura tutto l'anno ed essendo l'ultimo esame (e sinceramente poi vorrei proseguire in ing. energetica) vorrei laurearmi massimo in aprile...

    Comunque grazie per la risposta, spero potrai togliermi qualcuno dei dubbi espressi precedentemente, anche per qualche povero diavolo che magari leggerà in futuro..

    Ciao, Maurizio

  4. #4
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    wp_ss_20171012_0003.pngVediamo di fare chiarezza:
    - il perno se lo tieni con due bronzine otterrai in alto un manicotto e in basso un manicotto più reazione assiale verticale. Dato questo per vero avrai che 3•1=3 gradi di libertà per la struttura, 2+2+1=5 gradi di vincolo bloccati....ergo trave iperstatica 2. Vuoi metterti a scrivere le equazioni e fare una matrice 5x5 e risolverla? Non credo
    - si passa a pensare che la zona del perno possa essere sufficientemente rigida e indeformabile perché piantato con interferenza nella struttura tubolare del braccio. Ora i due moccoli che sporgono devono resistere solo a taglio chevé la scomposizione del momento flettente del peso attaccato alla gru moltiplicato il braccio.
    - a questo punto prendiamo in bel C45rettificato bonificato in barra, dal comportamento duttile. Stabiliamo che tau,albero=(4/3)•T/A e la eguaglio alla tau,adm e quindi uguagliando le tau determino il diametro. Giusto per.... Tau,adm=0,58•Rs/1,5.....e per il C45 Rs=400MPa circa.
    - se cerchi sul forum, ne abbiamo parlato tanto, il dimensionamento può essere fatto con qualsiasi formula empirica, inventata e quant'altro....tant'è che io mi son inventato un sistema di dimensionamento con coefficienti e curve....e funziona
    - in merito ai fattori di sovradimensionamento....i valori 1,5 e 3 sono quelli normali per tutte le applicazioni generiche. Quando fai le verifiche devi avere un margine sperabilmente superiore. Esempio se hai un componente a fatica, non usi 1,5 sullo snervamento....ma usi da 6 a 12 sulla rottura

    - la verifica del perno sarà a compressione sull'area di contatto con la bronzina e la verifica a taglio
    - non c'è torsione....ma dove la vedi?
    - la forza peso che sollevi se la deve prendere la flangia della bronzina che reagisce in verticale....ma l'albero lo vede solo dove appoggia il suo collare, e se non ce l'ha....sarà il tubo orizzontale che poggia sulla bronzina
    - per la verifica di bronzine trovi la teoria su mille fonti sul web, comunque 1) pressione minore di plim 2) p•v minore del limite
    wp_ss_20171012_0002.png
    - sull'Eurocodice 3 UNI EN 1993-1-8 c'è spiegato tutto per verificare i perni sostituibili, anche se io per una gru farei diversamente....devi essere bravo a sostenere le tue ipotesi
    - un fem fatto bene può darti delle risposte utili. Se cerchi troverai anche un mio post con le formule riassuntive...che ti riposto
    wp_ss_20171012_0001.png

  5. #5
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    Le freccia non la inventi tu...ci sono le norme...e se proprio non vuoi cercare quelle specifiche puoi usare quelle di eurocodice 3.
    Probabilmente il peso del braccio più la forza peso da sollevare le ha sommate. Anche da noi hanno fatto i corsi un po' di corsa....però se vuoi diventare un progettista meccanico ingegnere....te le studi sui libri del vecchio ordinamento o su il Nieman o simili....altrimenti a ogni generazione ne sappiamo sempre meno. Lo so che i docenti all'università non sono idonei....e certi davvero fanno pena. Per questo si deve essere motivati e andare avanti con i propri mezzi.

    Appunto che devi inventare, e io invento tutti i giorni da zero, devi scegliere tu i materiali....S275JR oppure S355JR per le carpenterie, C45 oppure materiali legati per i petni, bronzo sintetizzato B14 per le bronzine....insomma...non la trovi la pappa pronta.
    Al lavoro non ci sono gli esercizi banali dell'università.

  6. #6
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    É possibile analizzare meglio il comportamento del perno, analizzando tra perno e mozzo chi é fisso/rigido e chi é libero.
    Inoltre il momento flettente sulla trave può generare sul perno reazioni di varia natura, tra cui sempre il taglio ma anche il momento flettente dovuto alla componente orizzontale scentrata delle bronzine.

    Qua uno schema utile sulle componenti agenti sul perno nelle condizioni di solo carico contrapposto di trazione del giunto lungo il suo asse (nel tuo caso c'è di più)
    wp_ss_20171012_0004.png

  7. #7
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    Ti ringrazio, ora devo digerire tutte queste mila informazioni :)
    Spero di non dover rifare tutto da capo per la freccia....

    Comunque per ora (per ora) sono a posto, già mi hai chiarito e confermato molto.. certamente scriverò ancora, sperabilmente con le idee ancora più chiare :)


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