Sollevatore a forbice (Tesina)

kingstone

Utente Junior
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#1
Salve a tutti,
per l'esame di maturità avevo intenzione di progettare un tavolo a forbice con le seguenti caratteristiche:
-carico da sollevare 10000 N
-altezza di sollevamento 1000 mm
-dimensioni banco 1000x12000 mm

Pensavo di posizionare il cilindro come da foto allegata ed allego dei calcoli che avevo cominciato a fare,volevo cominciare a dimensionare le aste (se e tutto corretto) ma non so come definire i vincoli, non riesco a capire se e isostatica o no e dove applicare tali vincoli.
Grazie per ogni tipo di aiuto :tongue:
 

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meccanicamg

Utente Senior
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#2
Salve a tutti,
per l'esame di maturità avevo intenzione di progettare un tavolo a forbice con le seguenti caratteristiche:
-carico da sollevare 10000 N
-altezza di sollevamento 1000 mm
-dimensioni banco 1000x12000 mm

Pensavo di posizionare il cilindro come da foto allegata ed allego dei calcoli che avevo cominciato a fare,volevo cominciare a dimensionare le aste (se e tutto corretto) ma non so come definire i vincoli, non riesco a capire se e isostatica o no e dove applicare tali vincoli.
Grazie per ogni tipo di aiuto :tongue:
Ciao Kingstone! Benvenuto! Ti sei presentato nella sezione apposita? Leggi il regolamento e inoltre ti consiglio di usare ilt asto cerca perchè ci sono presenti più discussioni in merito al sollevatore a pantografo.

http://www.cad3d.it/forum1/showthread.php?t=18876&highlight=sollevatore
http://www.cad3d.it/forum1/showthread.php?t=15534&highlight=sollevatore

Per il tuo caso specifico, stampo i calcoli e vedo di chiarirti le idee sui vincoli.
 

meccanicamg

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#3
- Per prima cosa se son 10000 N saranno 1000 daN quindi quasi 1000 kg. Rivedi quanto hai scritto nel foglio dei calcoli (hai fatto tutto con uno zero di meno)

- Per quanto riguarda i vincoli NON puoi avere a terra le due cerniere a sinistra come hai fatto nel foglio ma a terra ci va il telaio basso, quindi la cerniera e il carrello (dove c'è il rullino e il binario orizzontale)

- Per quanto riguarda il posizionamento del cilindro idraulico è sbagliato quello che hai indicato nel foglio degli appunti. Se guardi la foto che hai allegato c'è una certa distanza di applicazione, altrimenti non arebbe possibile il movimento di apertura/chiusura pantografo

- Per il dimensionamento delle aste manca l'applicazione della forza del cilindro idraulico che nella posizione X qualsiasi reagisce alla spinta del carico posto nel piano superiore

- Per il dimensionamento delle aste trasversali, cioè quelle nella larghezza del sollevatore 1200 mm, van tenute conto per verificare i vari organi meccanici e le aste di unione ed eventualmente i vincoli e le forze trasversali ammissibili qualora si vogliano tenere conto (esempio un urto oppure le forze che si possono applicare in funzione delle operazioni di montaggio/smontaggio del veicolo che sta sopra il sollevatore)

- Ti posto lo schema dei vincoli che è abbastanza differente dal tuo. Non puoi mettere cerniera a terra le due a sinistra, son sbaglaite. I vincoli devono essere riportati come nella realtà

- Attenzione alla scomposizione di forze ai nodi della travatura reticolare e alle forze che si generano lungo le aste (tiranti e puntoni) sia per la verifica del carico di punta sia per le altre azioni flessionali e di taglio

- Valuta se si può considerare l'insieme come corpo rigido per ricavare alcune equazioni o se devi spezzare tutte le aste e fare i calcoli

- Valuta la condizione di carico peggiore per le tue aste (esempio sollevatore tutto su o tutto giù oppure una posizione intermedia e determina quando è la posizione dove le sollecitazioni sono più gravose a parità di carico)
Spero di essere stato chiaro ed esaustivo, altrimenti chiedi pure e ti risponderò. :finger:
 
Ultima modifica:

meccanicamg

Utente Senior
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#4
dimenticavo, la lunghezza 1 m = 1000 mm è veriabile e NON può essere costante quando il pantografo è abbassato oppure quando è alzato tutto.

Pertanto riguarda l'angolo e ciò che hai calcolato sommariamente nella tua pagina di calcoli.
 

meccanicamg

Utente Senior
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#5
Allego lo schema di vincoli del sistema a pantografo (PDF). Guarda e ragionaci sopra. Cerca di capire perchè il tuo non si muove e questo sì.

Ti allego anche la verifica che la lunghezza di 1000 mm non è costante.
 

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icecube

Utente poco attivo
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#6
Ciao,
intanto ti ringrazio per i chiarimenti mi faccio i calcoli il prima possibile e ti faccio sapere.
Grazie
 

kingstone

Utente Junior
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#7
Ciao,(scusa il ritardo ma ho appena finito scuola) comunque mi sono presentato in questa sezione (penso ci sia solo quella..)
http://www.cad3d.it/forum1/showthread.php?t=187&page=81

per quanto riguarda il sollevatore invece:
-non avevo rappresentato il basamento perchè penso sia solo la struttura di supporto a cui poi andranno saldati dei piatti con dei fori in cui andranno le aste a formare cosi la cerniera ed stesso per il carrello (allego foto)

-il cilindro ho pensato di montarlo come da foto 3 con fissaggio su struttura mobile (pensavo che dato che il cilindro era inclinato di 8° la componente in y avrebbe sollevato il tutto)

-ho fatto dei calcoli per il carico che prende il cilindro (allegato foglio 1)

-non so proprio come schematizzare l'asta se 2 cerniere o cerniera carrello (per chiarimenti folglio 1)

-non sono riuscito a capire quali intendi per nodi della travatura reticolare

-appena finisco posto l'exel con la l'andamento delle forze in funzione dell'angolo di apertura.
Grazie
 

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meccanicamg

Utente Senior
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#8
Ciao,(scusa il ritardo ma ho appena finito scuola) comunque mi sono presentato in questa sezione (penso ci sia solo quella..)
http://www.cad3d.it/forum1/showthread.php?t=187&page=81 ok, perfetto Luca

per quanto riguarda il sollevatore invece:
-non avevo rappresentato il basamento perchè penso sia solo la struttura di supporto a cui poi andranno saldati dei piatti con dei fori in cui andranno le aste a formare cosi la cerniera ed stesso per il carrello (allego foto) il basamento a livello schema serve per identificare i vincoli a terra, non è indispensabile come rappresentazione ma come concetto

-il cilindro ho pensato di montarlo come da foto 3 con fissaggio su struttura mobile (pensavo che dato che il cilindro era inclinato di 8° la componente in y avrebbe sollevato il tutto)

da foto è saldato un tubo tra le due travi laterali e vi è un attacco a cerniera. Concettualmente è come da schema che ti ho riportato. Non conta se saldi qualcosa o se attacchi per magina l'estremo del cilindro (ovvio solo come schema non come costruzione pratica)-ho fatto dei calcoli per il carico che prende il cilindro (allegato foglio 1)

-non so proprio come schematizzare l'asta se 2 cerniere o cerniera carrello (per chiarimenti folglio 1) Le due aste a croce hanno una cerniera ad un estremo, una cerniera in mezzo e un carrello all'estremo opposto

-non sono riuscito a capire quali intendi per nodi della travatura reticolare Per esempio la cerniera centale o fulcro della X è un nodo dove convergono le due travi ed è un vincolo interno non a terra e li si scambiano le forze

-appena finisco posto l'exel con la l'andamento delle forze in funzione dell'angolo di apertura. ok
Grazie
Ti ho scritto in blu le risposte :finger:
 

meccanicamg

Utente Senior
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#9
stavo riguardando il modo con cui hai fatto il calcolo della forza del cilindro ma è completamente sbaglaita.

- il cilindro andrà fissato nella culotta posteriore sull'asta (sarebbe meglio fissata con cerniera, però si può vedere alla fine il cinematismo esatto ed eventualmente se l'angolo di spinta varia o resta uguale a quello della X oppure calcolarlo a 45° e basta)

- la parte dello stelo va fissata sull'altra asta con cerniera

- per il calcolo delle reazioni esterne ed interne occorre analizzare più sistemi:
A: Struttura intera
B: piano si sollevamento (come asta orizzontale)
C: asta 1
D: asta 2

Ah dimenticavo... chi l'ha detto che la forza è in mezzo? Credo proprio di no, il cinematismo deve funzionare senza che si smonti o che cada il pannello di sollevamento.
 

kingstone

Utente Junior
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#10
Ciao,ho riesaminato tutti i dati che mi hai fornito (spero di non essermi dimenticato nulla) ed ho coretto molti miei errori allego delle immagini per chiarire meglio (allego immagini).

-ho fatto il foglio di calcolo con la scomposizione della forza (ipotizzo per semplicità in centro al tavolo)su ogni asta;

-ho ipotizzato che il cilindro si trovi a 150mm dal centro della X ma non so quale potrebbe essere quella più coretta dato che mi influenza la forza trasmessa dal cilindro (ha due componentisiccome non e sempre parallella alle aste);

-non capisco perchè la schematizzazione dell'asta ha un carrello ad un estremo (questo estremo non da nessun tipo di vincolo);

-come faccio a trovare le reazioni vincolari dell'asta,(il prof non ci ha spiegato le travi iperstatiche ho provato a leggere il libro ma ci ho capito ben poco)
Grazie
 

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meccanicamg

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#11
Ciao,ho riesaminato tutti i dati che mi hai fornito (spero di non essermi dimenticato nulla) ed ho coretto molti miei errori allego delle immagini per chiarire meglio (allego immagini).

-ho fatto il foglio di calcolo con la scomposizione della forza (ipotizzo per semplicità in centro al tavolo)su ogni asta;

-ho ipotizzato che il cilindro si trovi a 150mm dal centro della X ma non so quale potrebbe essere quella più coretta dato che mi influenza la forza trasmessa dal cilindro (ha due componentisiccome non e sempre parallella alle aste);

-non capisco perchè la schematizzazione dell'asta ha un carrello ad un estremo (questo estremo non da nessun tipo di vincolo);

-come faccio a trovare le reazioni vincolari dell'asta,(il prof non ci ha spiegato le travi iperstatiche ho provato a leggere il libro ma ci ho capito ben poco)
Grazie
Ok, vediamo di esaminare un attimo quanto hai postato:

- la forza è di 5000 N a metà di 1500 mm della tavola, quindi i valori che hai calcolato non sono corretti nel foglio excel (altrimenti per semplicità facciamo che non è caricato e tutte le forze sono uguali a zero :biggrin:)

- La forza del cilindro può andare bene anche se ti consiglio di metterla parallela all'asta quando il sollevatore fa l'alzata massima a 45°

- Il carrello all'estremo da vincolo eccome

- Travi iperstatiche in sè non lo sono gran tanto visto che per risolverle basta il modo seguente:

A) Considerare tutto il sistema travi come unico corpo rigido, considerare le reazione FyA FxA FyB

B) Spezzare le aste, mettere le reazioni della cerniera interna (ricordarsi azioni su un'asta e reazioni opposte sull'altra) e risolvere le equazioni del sistema per determnare le reazioni
 

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meccanicamg

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#12
Sostanzialmente hai una travatura reticolare composta da trave DH che è il ripiano di sollevamento, trave DB e trave AC che sono i due bracci che hanno delle reazioni a terra e delle reazioni interna con il ripiano e le reazioni interne con in centro di cerniera in E.

Avete fatto le travature reticolari? Il sistema occorre analizzarlo globalmente per determinare le reazioni a terra (esempio di un traliccio orizzontale di un ponte che poggia ai due estremi delle sponde fiume e il peso dei veicoli). Poi per dimensionare le singole taverse (che solitamente formano una serie di triangoli) occorre spezzare il sistema ai nodi, mettere le reazioni vincolari e caricare la truttura. Attraverso le equazioni di equilibrio determini le singole reazioni ai nodi, in modo da determinare:
- forze per il perno/bullone
- forze sul tirante o puntone

Quello che devi fare qui è la stessa cosa.

Dopo di questo fai i diagrammi delle azioni interne N, T, Mf, Mt e determini la sezione più sollecitata per le travi. Con questo fai il primo dimensionamento determinando così la sezione della trave con le dimensioni. Vai poi a verificare tutte le posizioni critiche che possono essere dove c'è un foro, verificare l'intaglio e la sezione resistente.
Inoltre dovresti andare a dimensionare i perni e gli organi che realizzano i vincoli (cerniere e carrelli e imporre una soluzione meccanica adeguata e verificare es. cuscinetti e bronzine e perni).
Dimensionare il cilindro idraulico che permette il movimento di apertura/chiusura del pantografo e ritoccare distanze ed angoli per l'applicazione delle forze.
Visto che la struttura trasversalmente deve essere unita ci sarà da dimensionare e verificare le piastre o i tubi utilizzati e le eventuali saldature o bullonature.
Dimensionare il pannello superiore di sollevamento e ferificare la flessione massima. Verificare a carico di punta se esiste sulle travi a X.
Disegnare tutto e confrontare con una analisi ad elementi finiti.

Questo è quanto mi viene in mente al momento.

Non so esattamente cosa tu abbia fatto nel programma di meccanica e fin dove ti devi/puoi spingere. Sostanzialmente è un progetto completo nonostante sembri apparentemente un oggetto semplice. Occorre avere le idee chiare per non fare errori concettuali e quindi invalidare il progetto.
 

kingstone

Utente Junior
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#13
Ciao ecco quello che sono riuscto a fare (allego immagini),se hi conferme procedo con il cilindro sul quale ti chiedo dei chiarimenti(devo considerare la somma delle forze nella cerniera in 'e' e trovare la componente utile e vedere come varia con l'angolo).
Grazie
 

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meccanicamg

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#15
Confesso di non aver seguito granché la discussione, ma in ogni caso segnalo questo software gratuito che forse può tornare utile:

FTool

https://web.tecgraf.puc-rio.br/ftool/ftooleng.html
Decisamente ottimo ma leggermente ambiguo sulla definizione del vincolo centrale di cerniera interna e qualche problema nel definire il cilindro che rende corpo rigido. Ho già provato e abbandonato il programma per questo esercizio. Son tornato a carta e matita... poi per risolvere qualche questione in più io e un mio collega eravamo al bar, ci siam fatti dare una biro e abbiam risolto l'esercizio sui tovaglioli :biggrin:
 

kingstone

Utente Junior
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#16
Ciao,(ho appena letto il tuo mes.)cmq ecco quello che abbiamo fatto di quello che hai citato:
-diagrammi T,N,Mf,Mt
-determinazione freccia
-per i fori verifica al rofollamento e determinazione area resistente
-dimensionamento cuscinetti
-dimensionamento perni
-abbiamo fatto poco sull'oleodinamica
-verifica saldature e bullonature
-verica carico di punta
-disegnare 2d/3d

Non abbiamo fatto la travatura reticolare ed non abbiamo mai scomposto strutture di questo genere e mi trovo veramente in difficolta nel riuscire a trovare le reazioni dei vincoli ed le forze a cui e soggetto il singolo elemento,
per gli elemnti finiti me la cavo con autodesk algor (non lo so usare sono un autodidatta) e potrei farlo al massimo delle parti singole (l'assieme non lo mai provato e penso non sia semplice )
Grazie
 

kingstone

Utente Junior
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#17
Ftool lo prova anche io ma non sono riscito a dargli il vincolo centrale però autodesk robot structure mi ha dato gli stessi risutati che ho sul foglio.
 

meccanicamg

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#18
Ciao,(ho appena letto il tuo mes.)cmq ecco quello che abbiamo fatto di quello che hai citato:
-diagrammi T,N,Mf,Mt
-determinazione freccia
-per i fori verifica al rofollamento e determinazione area resistente
-dimensionamento cuscinetti
-dimensionamento perni
-abbiamo fatto poco sull'oleodinamica
-verifica saldature e bullonature
-verica carico di punta
-disegnare 2d/3d

Non abbiamo fatto la travatura reticolare ed non abbiamo mai scomposto strutture di questo genere e mi trovo veramente in difficolta nel riuscire a trovare le reazioni dei vincoli ed le forze a cui e soggetto il singolo elemento,
per gli elemnti finiti me la cavo con autodesk algor (non lo so usare sono un autodidatta) e potrei farlo al massimo delle parti singole (l'assieme non lo mai provato e penso non sia semplice )
Grazie
Ok, mediamente bene. Allora ti consiglio di recuperare la parte delle travature reticolari e svolgere qualche esercizio e soprattutto chiedere al professore di fare qualche esercizio in modo che si capisca cosa c'è da fare. Sostanzialmente è semplice la cosa. Io ti ho già scomposto le forze sugli schemi sopra.

Una cerniera da 2 vincoli ortogonali tra di loro, un carrello da 1 vincolo ortogonale alla guida di scorrimento. Sia che siano vincoli interni che esterni sempre è così.

Quando smonti una coppia di aste, il punto di giunzione è caratterizzato da reazioni (che tenevano assieme le aste). Se è una cerniera (interna) ha 2 reazioni. Nella prima asta le ipotizzi tu (una in su e una a destra per ipotesi). Nella seconda asta, le inverti di segno (una in giù e una a sinistra). Poi risolvi ogni asta come fosse un mondo a sè stante (equazioni verticali, orizzontali e momenti).

Questo è come si scompongono le travature reticolari detto molto in breve e molto sul pratico.

Risolto questo scoglio, vedrai che il resto sarà molto più facile, soprattutto perchè è materia già nota a te.
 

meccanicamg

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#19
Ciao ecco quello che sono riuscto a fare (allego immagini),se hi conferme procedo con il cilindro sul quale ti chiedo dei chiarimenti(devo considerare la somma delle forze nella cerniera in 'e' e trovare la componente utile e vedere come varia con l'angolo).
Grazie
Ok, le reazioni FyA, FyB, FyC e FyD valgono 2500N, FxA e FxD valgono 0 N.

Il cilindro dipende molto da come lo monti. Dovresti provare cinematicamente a fare diversi montaggi e trovare quello che è più facile da calcolare oppure trovere tutte le equazioni giuste dell'angolo e quindi delle componenti che si scomporranno ecc ecc.
 

meccanicamg

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#20
Una cosa molto importante è come andrai ad applicare il cilindro e come si scaricheranno le forze sulle travi ad X.

Se lo applichi come nello schema che ti risprto qui sotto, che è il sistema di applicazione della tua prima immagine che avevi postato, otterrai che la FG del cilindro per il suo braccio (scomposizioni a parte) generano un momento torcente al tubo centrale che si scarica come momento flettente concentrato sull'asta della X.

Se invece applichi uno o due cilindri ai lati estremi e fissi l'occhio dello stelo direttamente su un perno solidale alla sbarra della X avrai la trasmissione diretta di una forza (che genera T,N,Mf).

Inoltre ti conviene tenere separata la reazione sull'estremo dovuta al vincolo di carrello rispetto alla reazione del cilindro vettore Reaz.
 

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