Carrello su binari

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#1
Ciao ragazzi!chiedo aiuto in merito alla progettazione di un carrello per automazione industriale. So che è stato trattato più volte questo argomento, ma negli altri topic mi sembra che regni il caos.

Io devo scegliere motore e riduttore per muovere un carrello da 1000kg su quattro ruote. Le domande sono:

- il motoriduttore va ad azionare due ruote motrici rigidamente connesse tramite lo stesso assale. La coppia che genera il motoriduttore viene divisa in due (fra le due ruote) oppure ogni ruota riceve la stessa coppia generata dal motoriduttore essendo collegate rigidamente?Mi viene da dire che si divide in due, altrimenti non si avrebbe equilibrio alla rotazione no?

- in base alla risposta alla prima domanda mi sorge la seconda. Per calcolare il momento necessario a movimentare il carrello io vado a dividere il peso totale per quattro (quattro ruote). Dopodichè ho numerosi dubbi. La coppia resistente si calcolerebbe (libro di meccanica applicata alla mano) Mr = Mv + Tr = fvPr + Tr dove P sarebbero 2500N (1000kg/4 trasformati in Newton), fv il coefficiente di attrito dinamico, r raggio della ruota, T forza di attrito calcolata come P*fs (fs coefficiente di attrito statico) corretto?

- poi vorrei calcolare la coppia massima applicabile ad ogni ruota affinchè non slitti e avere quindi massima accelerazione. Io concentrerei tutta la massa della struttura nella ruota e calcolerei il momento d'inerzia corrispondente per un disco pieno, utilizzando la formula che allego. E' corretto?Qualcuno sa fare un pò di luce su questi benedetti dimensionamenti?
formula per cad3d.PNG
Grazie a chi saprà aiutarmi
 
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#2
Sul sito della Demag c'è tuffo, catalogo, formule e programma online per configurare tutto.
 
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#3
Se stai facendo ingegneria meccanica, direi che sui libri di meccanica razionale e soprattutto di meccanica applicata ci sono tutte le spiegazioni ed esercizi svolti su MTU.
Comunque allego uno schema e qualche formula logica del sistema carrello.
WP_20180124_21_42_30_Pro.jpg
Gli altri post mi sembravano sufficientemente chiari. Occorre sapere quattro cose su attrito statico, attrito volvente, reazioni ecc.
Poi chiaramente occorre pensare all'applicazione reale, sporco per terra, trucioli, sassi ecc....quindi 0,55-0,75kW 4poli ....nessun inverter e coppia massima doppia della coppia nominale.
Poi se vuoi puoi calcolare il transitorio, accelerazione, inerzia ecc
 
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#5
Se stai facendo ingegneria meccanica, direi che sui libri di meccanica razionale e soprattutto di meccanica applicata ci sono tutte le spiegazioni ed esercizi svolti su MTU.
Comunque allego uno schema e qualche formula logica del sistema carrello.
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Gli altri post mi sembravano sufficientemente chiari. Occorre sapere quattro cose su attrito statico, attrito volvente, reazioni ecc.
Poi chiaramente occorre pensare all'applicazione reale, sporco per terra, trucioli, sassi ecc....quindi 0,55-0,75kW 4poli ....nessun inverter e coppia massima doppia della coppia nominale.
Poi se vuoi puoi calcolare il transitorio, accelerazione, inerzia ecc
Ciao!scusami ma ho ancora qualche dubbio. Sulla carta il discorso non fa una grinza, ma se cerco di approfondire un pò di più mi sorgono dei dubbi. Tu hai detto che C(resistente)=T*r+ Fn*e. Questa in realtà non sarebbe la coppia massima da applicare per non avere slittamento? la coppia minima in realtà non sarebbe rappresentata solo dalla resistenza al rotolamento (e anche aerodinamica ma che si trascura)? cerco di indagare bene la teoria perchè mi serve da inserirla in tesi, perchè del resto per un dimensionamento di massima andrebbe benissimo quanto hai illustrato. Inoltre per gli equilibri l'equazione andrebbe bene, ma partendo da fermo la massima coppia che posso dare risulta essere quella sopra o solo C=T*r? per quello che riguarda poi il coefficiente di attrito volvente, come faccio a stabilirlo?faccio riferimento alla teoria di hertz?secondo tale teoria l'impronta tra una ruota il vulkollan e l'acciaio mi viene 0,02mm, ci può stare?Grazie e scusate se ho riaperto la discussione
 
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#6
Da fermo hai la formula che ti ho dato poi ci devi aggiungere la forza aerodinamica e la forza di inerzia perché acceleri da fermo. Il coefficiente del vulkollan può essere anche il doppio....dipende dalla durezza. Puoi cercare di fare il calcolo con hertz però con la gomma le cose sono un po' diverse.
Ti allego i miei appunti
wp_ss_20180211_0001.png wp_ss_20180211_0002.png
Come vedi lo spessore gommato incide sulla deformazione reale della ruota e puoi caricare il carro fintanto che la sigma di compressione rientra nei limiti. Se superi il carico sgrani la gommatura delle ruote.

La sigma a compressione vale 10-12MPa circa.

Altre info http://www.unicas.it/media/250785/parte_2_2_2 (1).pdf
http://www.gerundia.com/files/PDF/auto.pdf
http://ndtl.org/~luca/DWL/Tesi-laurea-Collini-2000.pdf

E se cerchi troverai anche le dispense di dinamica del veicolo con tutto calcolato e considerato.
 
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#7
Ti allego le formule della dinamica longitudinale di un veicolo in transitorio. Questo vale anche per il tuo carro su binari. Certo che poi al lavoro ste menate non si calcolano cosi....però ti allego quello che ti serve.
wp_ss_20180211_0005.png
 

meccanicamg

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#9
Ciao!scusami ma ho ancora qualche dubbio. Sulla carta il discorso non fa una grinza, ma se cerco di approfondire un pò di più mi sorgono dei dubbi. Tu hai detto che C(resistente)=T*r+ Fn*e. Questa in realtà non sarebbe la coppia massima da applicare per non avere slittamento? la coppia minima in realtà non sarebbe rappresentata solo dalla resistenza al rotolamento (e anche aerodinamica ma che si trascura)? cerco di indagare bene la teoria perchè mi serve da inserirla in tesi, perchè del resto per un dimensionamento di massima andrebbe benissimo quanto hai illustrato. Inoltre per gli equilibri l'equazione andrebbe bene, ma partendo da fermo la massima coppia che posso dare risulta essere quella sopra o solo C=T*r? per quello che riguarda poi il coefficiente di attrito volvente, come faccio a stabilirlo?faccio riferimento alla teoria di hertz?secondo tale teoria l'impronta tra una ruota il vulkollan e l'acciaio mi viene 0,02mm, ci può stare?Grazie e scusate se ho riaperto la discussione
C(resistente)=T*r+ Fn*e è la coppia limite che se la superi inizi a slittare.

Ti allego qui una scheda riassuntiva per una motorizzazione di un carrello come il tuo da 1000kg di porata.

Come puoi vedere, impostando le solite formule in EXCEL puoi determinare che puoi fare rampe da 0.8m/s^2 e se provi a fare un pelo di più ottieni che le ruote slittano.

Essendo un carrello che trasferisce cose da una parte all'altra, soprattutto nella pratica non si va molto nello specifico a fare i conti (esempio si trascura l'inerzia delle ruote) e si va sostanzialmente a valutare due aspetti principali:
- calcolo della coppia dovuta alla deformazione della ruota e quindi passando per fv
- calcolo della coppia di accelerazione che si scarica come forza che si contrappone alla forza tangenziale di aderenza T e che va a sommarsi o sottrarsi alla forza di spinta F

Giusto per chiarire tutti i dubbi:
- il carrello pesa 1000kg
- le ruote in totale sono 4 quindi ogni ruota ha 1000/4=250kg come forza verticale
- la coppia limite e la coppia dovuta all'attrito volvente la si determina sulla singola ruota generica (motorizzata o folle che sia)
- la coppia totale sopra calcolata serve al sistema, quindi alle 4 ruote ma essendo che le motrici sono solo 2 collegate da unico motore, si ha che la coppia totale del sistema va divisa per il numero delle ruote motrici
- quindi la potenza dissipata da una ruota va moltiplicata per il numero di ruote motorizzate e divisa per il numero delle motorizzazioni che si realizzano (in questo caso un motore per 2 ruote...in altri casi ogni motore una ruota)
carrello.PNG
 

Stan9411

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#10
Se stai facendo ingegneria meccanica, direi che sui libri di meccanica razionale e soprattutto di meccanica applicata ci sono tutte le spiegazioni ed esercizi svolti su MTU.
Comunque allego uno schema e qualche formula logica del sistema carrello.
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Gli altri post mi sembravano sufficientemente chiari. Occorre sapere quattro cose su attrito statico, attrito volvente, reazioni ecc.
Poi chiaramente occorre pensare all'applicazione reale, sporco per terra, trucioli, sassi ecc....quindi 0,55-0,75kW 4poli ....nessun inverter e coppia massima doppia della coppia nominale.
Poi se vuoi puoi calcolare il transitorio, accelerazione, inerzia ecc


Scusami meccanicamg ma non trovo chiare le tue formule. Perché la potenza motrice dovrebbe dipendere dal numero di ruote motrici ? La coppia resistente è comunque sempre generata da tutte e 4 le ruote. Risolvendo il bilancio di potenze, non potrà mai venire una dipendenza dal numero di ruote motrici.
Lo ribadisci anche nel post 9 ma io davvero non capisco il perché.
Allego uno schemino di come sono abituato a farlo io ( ho supposto per semplicità che il carrello stia viaggiando a velocità costante v, in modo da non tenere in conto la parte riguardante l'attrito statico )
image.jpg
 

meccanicamg

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#11
Quello che ho fatto nel foglio di calcolo é:
- la coppia resistente con fv vale per il numero completo di ruote
- se le ruote motrici sono 2, il motore deve sobbarcarsi anche fv delle ruote folli
Se non fosse così la Panda 4x4 non la facevano e lasciavano quella normale con trazione anteriore.
 

meccanicamg

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#12
Studiare il veicolo da fuori é una cosa, studiarlo da dentro la motorizzazione é un po' differente.

Immagina di avere un carro con 20 ruote folli e due ruote di trazione. Le due ruote di trazione lavorano per le 20 ruote folli e i loro attriti volventi, quindi la coppia alle ruote non si ripartisce uguale. Le ruote motrici possono slittare se dai coppia che supera l'aderenza, le ruote folli non slittano sui percorsi dritti, ma solo quando la velocità interno curva ed esterno curva sono diverse e la maggiore supera l'aderenza.
Poi ogni ruota ha il suo carico verticale e quindi per forza si considera il numero di ruote
 

Stan9411

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#13
La potenza motrice è uguale alla potenza resistente + eventualmente la potenza persa nella trasmissione. Tu invece stai dicendo che la potenza motrice è 4 volte la potenza resistente alla singola ruota se le ruote motrici sono 4, oppure 2 volte la potenza resistente alla singola ruota se le ruote motrici sono 2 ..... quindi se ho due ruote motrici mi serve metà potenza anche se il sistema a valle della trasmissione è identico ? Non direi proprio.
 

Stan9411

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#14
l’esempio della panda cade a pennello. È come se andassi in concessionaria a comprare il tuo bel fuoristrada da 180 cv , ma volessi la trazione integrale anziché quella anteriore e il commesso ti dicesse che per la trazione integrale ci vuole il motore da 360 cavalli perchè le ruote motrici sono 4 anziché 2.
 

meccanicamg

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#15
No, la coppia resistente é quella di una ruota moltiplicato il numero di ruote totali (numero motrici più numero folli)...così dice l'Excel.

L'albero dell'asse motorizzato sarà più sollecitato é più grosso di quello folle.
 

meccanicamg

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#16
l’esempio della panda cade a pennello. È come se andassi in concessionaria a comprare il tuo bel fuoristrada da 180 cv , ma volessi la trazione integrale anziché quella anteriore e il commesso ti dicesse che per la trazione integrale ci vuole il motore da 360 cavalli perchè le ruote motrici sono 4 anziché 2.
Infatti non é così. Con trazione integrale ripartisco la coppia su 4 ruote che risulta più bassa alla singola ruota rispetto alla coppia scaricata su una due motrici.
 

Stan9411

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#17
L’excel non posso consultarlo nelle formule purtroppo... dal primo foglio di appunti che hai postato si legge, in fondo, che se le ruote motrici sono 2 allora Wm = 2Cr*omega ; se le ruote motrici sono 4 allora Wm = 4Cr*omega....
è QUESTO che sto contestando ... se l’excel considera in ogni caso tutte le ruote allora siamo d’accordo.
 

meccanicamg

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#18
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Errata corrige per l'immagine allegata:
La potenza al motore va moltiplicata sempre per il numero di ruote totali, quindi 4, visto che la coppia età stata calcolata alla singola ruota in precedenza.
 

teseo

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#19
Scusate, non è che potreste postare le formule dietro il foglio di excel??? ve ne sarei grato....

ciao
 

meccanicamg

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#20
Ehhhhh.... Quelle del foglio sopra.. ...provi a fare i conti e vedi se ti viene uguale