Sollevatore a forbice (Tesina)

meccanicamg

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#61
Scusate se mi allego al post ora, non vorrei aprirne uno nuovo per il medesimo argomento.

Mi trovo nella medesima situazione, ovvero devo portare il progetto di una pedana di sollevamento per un esame universitario (nello specifico Costruzione di macchine).
...
Il sistema è a un grado di libertà quando il cilindro non esiste. Considerando in cilindro in pressione si va a rendere la struttura a 0 gradi di libertà quindi ISOSTATICA non labile e ben vincolata.

Per quando riguarda il vincolo al centro della X è una cerniera interna parziale e NON SPEZZA LE TRAVI (vedi allegato).

Ti consiglio di analizzare la struttura 3D visto che all'università non ci sono le limitazioni delle superiori. Il tubo centrale sul quale è saldata l'orecchia del cilindro è soggetto a torsione che da il moto alla X ma è generato dallo spostamento lineare di sfilo del cilindro.

I vincoli interni se non sei un architetto o geometra si chiamano sempre cerniera/carrello/manicotto/incastro sia che siano INTERNI che ESTERNI, poi se qualcuno vuol puntualizzare e chiamarlo diversamente è libero di farlo.

Il cilindro agisce e reagisce con due forze: una sull'occhio dello stelo e una sulla culotta del cilindro (son due vincoli cerniera). Mettendo queste forze si può bilanciare il sistema e determinare la forza del cilindro quando il sollevatore è caricato con una forza sul piano superiore.

Se guardi tutti gli allegati dovrebbero esserci tutte le spiegazioni in merito nei post precedenti, i vari dubbi e tutto.

Non servono vincoli aggiuntivi ma una forza e una reazione che ti ho detto sopra.

Analizzala 3D e vedrai quanti vincoli ti escono, tra travi saldate e giunti sferici e avrai reazioni anche nella terza dimensione.
 

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Pico8

Utente Junior
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#62
Il sistema è a un grado di libertà quando il cilindro non esiste. Considerando in cilindro in pressione si va a rendere la struttura a 0 gradi di libertà quindi ISOSTATICA non labile e ben vincolata.

Per quando riguarda il vincolo al centro della X è una cerniera interna parziale e NON SPEZZA LE TRAVI (vedi allegato).

Ti consiglio di analizzare la struttura 3D visto che all'università non ci sono le limitazioni delle superiori. Il tubo centrale sul quale è saldata l'orecchia del cilindro è soggetto a torsione che da il moto alla X ma è generato dallo spostamento lineare di sfilo del cilindro.

I vincoli interni se non sei un architetto o geometra si chiamano sempre cerniera/carrello/manicotto/incastro sia che siano INTERNI che ESTERNI, poi se qualcuno vuol puntualizzare e chiamarlo diversamente è libero di farlo.

Il cilindro agisce e reagisce con due forze: una sull'occhio dello stelo e una sulla culotta del cilindro (son due vincoli cerniera). Mettendo queste forze si può bilanciare il sistema e determinare la forza del cilindro quando il sollevatore è caricato con una forza sul piano superiore.

Se guardi tutti gli allegati dovrebbero esserci tutte le spiegazioni in merito nei post precedenti, i vari dubbi e tutto.

Non servono vincoli aggiuntivi ma una forza e una reazione che ti ho detto sopra.

Grazie per la risposta :smile:. E' proprio quello che volevo sapere. Cercherò di lavorarci su!
 

Pico8

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#64
Riporto il lavoro svolto fino a qui:


Struttura iniziale


  • La coordinata lagrangiana è alfa.
  • L è variabile in modo indipendente da alfa.
  • alfa varia da un alfa minimo, che ancora devo calcolare ma comunque diverso da zero, a 45 gradi circa



Queste sono le coordinate geometriche in funzione di alfa. (Scusate per la scrittura e per l'immagine poco chiara, ma non avendo scanner o altri metodi di input ho dovuto fotografare il foglio)



Mentre le reazioni dei vincoli 1, 2, 3 e 4 sono abbastanza semplici, un pò più lunghe sono le formule delle forze in 5,6 (uguali in modulo) e 7 in funzione di alfa e di L.


Adesso ovviamente questa sarebbe dovuta essere la parte più semplice :eek:, in effetti più che altro è stata lunga risolvere il sistema e semplificare i risultati quanto più possibile.




Relativamente ora alla parte progettuale ancora in 2d, mi trovo nella condizione di dover trovare quale sia il valore di alfa con il quale il sistema risulta maggiormente sollecitato e quale siano poi i punti maggiormente caricati.


Io avevo pensato di porre le reazioni ognuna con il loro valore massimo per trovarmi nella condizione peggiore possibile e per semplificare un processo che altrimenti sarebbe titanico. Ma ho il timore di sovradimensionarlo troppo.

Il valore massimo non sono ancora sicuro se calcolarlo rispetto all'alfa minimo e all'alfa massimo assunti dal sistema o in generale. Io propenderei per la prima ipotesi, anche se la seconda oltre che semplificare i calcoli mi darebbe la situazione peggiore.

Per le reazioni vincolari trovate con formule un po più complesse dovrei derivare rispetto ad alfa e porre uguale a zero essendo funzione di più funzioni trigonometriche.


Potrebbe essere l'idea giusta? :confused:
 

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meccanicamg

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#65
Riporto il lavoro svolto fino a qui:


Struttura iniziale




  • La coordinata lagrangiana è alfa.
  • L è variabile in modo indipendente da alfa.
  • alfa varia da un alfa minimo, che ancora devo calcolare ma comunque diverso da zero, a 45 gradi circa


Queste sono le coordinate geometriche in funzione di alfa. (Scusate per la scrittura e per l'immagine poco chiara, ma non avendo scanner o altri metodi di input ho dovuto fotografare il foglio)


Mentre le reazioni dei vincoli 1, 2, 3 e 4 sono abbastanza semplici, un pò più lunghe sono le formule delle forze in 5,6 (uguali in modulo) e 7 in funzione di alfa e di L.


Adesso ovviamente questa sarebbe dovuta essere la parte più semplice :eek:, in effetti più che altro è stata lunga risolvere il sistema e semplificare i risultati quanto più possibile.




Relativamente ora alla parte progettuale ancora in 2d, mi trovo nella condizione di dover trovare quale sia il valore di alfa con il quale il sistema risulta maggiormente sollecitato e quale siano poi i punti maggiormente caricati.


Io avevo pensato di porre le reazioni ognuna con il loro valore massimo per trovarmi nella condizione peggiore possibile e per semplificare un processo che altrimenti sarebbe titanico. Ma ho il timore di sovradimensionarlo troppo.

Il valore massimo non sono ancora sicuro se calcolarlo rispetto all'alfa minimo e all'alfa massimo assunti dal sistema o in generale. Io propenderei per la prima ipotesi, anche se la seconda oltre che semplificare i calcoli mi darebbe la situazione peggiore.

Per le reazioni vincolari trovate con formule un po più complesse dovrei derivare rispetto ad alfa e porre uguale a zero essendo funzione di più funzioni trigonometriche.


Potrebbe essere l'idea giusta? :confused:
Sicuramente ti sei complicato la vita... adesso che stai cercando la condizione peggiore cosa hai intenzione di fare? Di calcolare il limite una volta per alfa tendente a zero e una volta tendente a 45° per sapere quale è il caso peggiore?

Nel primo schema l'asta 1/2 non esiste, mentre nella fotografia è baglaita perchè così rappresentata son 2 cerniere in alto e (forse) due carrelli in basso in 1 e 4.

Visto che sei all'università anzichè usare la forza singola concentrata, dovresti usare il carico distribuito che è più coerente con la realtà, indicare pe cosa è adatta la pedana (che forse se sollevo un'auto ho 4 punti di contatto, per una moto 2 ecc).

Derivare rispetto ad alfa??? Non stai risolvendo il sistema in coordinate Reali e Immaginarie vorrei tanto sperare! Perchè quando uno è in università usa i metodi più cazzuti che gli fanno vedere? In costruzioni non te le hanno mai fatte usare Re e Im m solo in meccanica razionale e applicata alle macchine per determinare velocità e accelerazione.

Pensa al lato pratico e trovi le soluzioni che ti servono.
 
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Pico8

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#66
Sicuramente ti sei complicato la vita... adesso che stai cercando la condizione peggiore cosa hai intenzione di fare? Di calcolare il limite una volta per alfa tendente a zero e una volta tendente a 45° per sapere quale è il caso peggiore?

Nel primo schema l'asta 1/2 non esiste, mentre nella fotografia è baglaita perchè così rappresentata son 2 cerniere in alto e (forse) due carrelli in basso in 1 e 4.


Visto che sei all'università anzichè usare la forza singola concentrata, dovresti usare il carico distribuito che è più coerente con la realtà, indicare pe cosa è adatta la pedana (che forse se sollevo un'auto ho 4 punti di contatto, per una moto 2 ecc).

Derivare rispetto ad alfa??? Non stai risolvendo il sistema in coordinate Reali e Immaginarie vorrei tanto sperare! Perchè quando uno è in università usa i metodi più cazzuti che gli fanno vedere? In costruzioni non te le hanno mai fatte usare Re e Im m solo in meccanica razionale e applicata alle macchine per determinare velocità e accelerazione.

Pensa al lato pratico e trovi le soluzioni che ti servono.

Scusate se rispondo solo ora, ma ieri non ho avuto la possibilità di connettermi per tutto il giorno! :smile:


Allora, l'asta 1-2 verticale non esiste, in blu sono i simboli degli assi. Considera che io ho preso l'immagine dal sito del professore, che lui ha postato come base dello studio.
Io ho aggiunto le quotazioni l1 e l2 che sono note.

Relativamente allo schema, non ho riportato i vincoli ma solo le aste così com'erano perché stavo facendo un'analisi geometrica. Le cerniere sono in 1, 2 e 7, e i carrelli in 3 e 4.


Relativamente all'angolo alfa che esprime la maggiore sollecitazione sono confuso :confused: . Non ho usato coordinate immaginarie e reali, complicherei all'inverosimile, ma se dovessi trovare un risultato ingegneristicamente corretto sarebbe giusto porre tutte le reazioni e le forze con il loro valore massimo?
 

meccanicamg

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#67
Relativamente all'angolo alfa che esprime la maggiore sollecitazione sono confuso :confused: . Non ho usato coordinate immaginarie e reali, complicherei all'inverosimile, ma se dovessi trovare un risultato ingegneristicamente corretto sarebbe giusto porre tutte le reazioni e le forze con il loro valore massimo?
banalmente il sollevatore lavora da angolo minimo ad angolo massimo corrispondente ad altezza minima ad altezza massima.... caricare con forza uguale e trovare condizione peggiore :finger:
 

Pico8

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#68
banalmente il sollevatore lavora da angolo minimo ad angolo massimo corrispondente ad altezza minima ad altezza massima.... caricare con forza uguale e trovare condizione peggiore :finger:

Proverò così allora!

A me era venuto il dubbio che il carico potesse raggiungere un valore maggiormente critico per un alfa tale che alfa min < alfa < alfa max.


Inoltre che ad un'alfa corrispondesse il carico maggiore per la pedana 2-3, ad un'altro alfa il carico maggiore per 2-4 e così via.
E che quindi nel progetto avessi dovuto per ogni componente imporre l'angolo alfa che dava il maggiore carico complessivo.


Ma ovviamente senza calcoli non si va da nessuna parte :smile:, proverò a mettere qualcosa su carta e vedere cosa esce!
 

meccanicamg

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#69
Proverò così allora!

A me era venuto il dubbio che il carico potesse raggiungere un valore maggiormente critico per un alfa tale che alfa min < alfa < alfa max.


Inoltre che ad un'alfa corrispondesse il carico maggiore per la pedana 2-3, ad un'altro alfa il carico maggiore per 2-4 e così via.
E che quindi nel progetto avessi dovuto per ogni componente imporre l'angolo alfa che dava il maggiore carico complessivo.


Ma ovviamente senza calcoli non si va da nessuna parte :smile:, proverò a mettere qualcosa su carta e vedere cosa esce!
Quando hai parametrizzato tutto rispetto ad alfa potrai trovare i valori di tutte le forze in tutte le condizioni.

Altra cosa, se usi il modulo Motion di Solidworks per esempio, hai la valutazione dei carichi in condizione dinamica ai vincoli e vedere l'andamento. Puoi benissimo modellare una banale struttura simile al pantografo, senza dedicare troppo tempo al disegno di fino, caricare e vedere se e dove hai le condizioni peggiori.

Analisi e sintesi, caratteristiche fondamentali di un ingegnere. Chiarezza, sinteticità e praticità sono i modi di comunicazione fondamentale di un ingegnere. Disegno tecnico chiaro e completo è lo strumento di comunicazione di un ingegnere.

Buon lavoro :biggrin:
 

Pico8

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#70
Allora il progetto sta, o meglio stava, venendo fuori bene pur non potendogli dedicare tanto tempo perchè sto preparando un altro esame in contemporanea.

Ho trovato tutte le forze in funzione del parametro alfa ed ho calcolato che il maggiore sforzo si ha a carrello chiuso con alfa = 10 gradi.

Ho calcolato la sezione maggiormente conveniente dal punto di vista economico-lavorativo (rettangolare piena, a meno di non aver fatto qualche errore) e calcolato altresì la sezione più sollecitata da sforzo di taglio, sforzo normale e sforzo flettente che mi risulta essere in corrispondenza del perno di giunzione delle due aste (che fra l'altro mi provoca un intaglio nelle aste per via del foro), ovvero il punto 7




Il problema che mi si pone adesso riguarda il pistone.

Ho scelto una distanza 1-5 e 6-7 arbitraria o quanto meno in proporzione con le quotazioni del disegno datomi.

Tuttavia a livello progettuale questo non è ovviamente un ragionamento plausibile.

Volevo quindi dare una spiegazione razionale a questa mia scelta o cambiarla se sbagliata.

Qualcuno che ha esperienza mi potrebbe aiutare in merito? In base a quali leggi dovrei posizionare il pistone?
Io avevo pensato di fare finta che dapprima non ci fosse, calcolare le sezioni sulle due aste con taglio minore ed inserire il pistone li, almeno in prima approssimazione, per avere un'idea di dove cominciare e poi muovermi sulla base di considerazioni dinamiche.

Infatti pur senza averlo studiato e senza approfondire il discorso devo anche tenere conto del carico di punta, quindi se non erro la corsa non deve essere troppo elevata.
 

meccanicamg

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#71
Per la prima parte ok. Per la seconda, cioè il posizionamento del cilindro se hai modellato tutto con un 3D parametrico potresti avere già inserito un cilindro idraulico da commercio e/o aver calcolato la corsa che ti serve.

Sostanzialmente 6-7 va bene quello che hai imposto tu mentre 1-5 lo adatti in funzione al cilindro con corsa standard da commercio affinchè la sua escursione garantisca apertura/chiusura.

Se cambi posizione del cilindro cambiano le forze e le reazioni. Se hai parametrizzato con foglio excel non è un problema variare il posizionamento.

Di per sè l'intaglio è pericoloso in dinamica (a fatica) mentre per la valutazione statica è sufficiente verificare l'area affettiva di resistenza. Vedere UNI CNR 10011 (ritirata nel 2004) oppure UNI EN 1993-1-8 (eurocodice 3).

Sicuramente le aste della X si possono dimensionare in prima approssimazione senza considerare il cilindro ma visto che hai già fatto tutti i conti hai tutte le reazioni, pertanto userai i diagrammi delle azioni interne per dimensionare e poi verificare successivamente nelle sezioni critiche.

L'unica cosa che devi fare per il paizzamento del cilindro è che non si trovi in una posizione di impuntamento o di inversione di moto e che non tocchi da nessuna parte (come tutto il resto)
 

kop89

Utente poco attivo
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#72
Salve a tutti, anche io sono interessato alla progettazione di questo sistema (studente di Ingegneria)
In particolare devo eseguire una progettazione funzionale, cioè dimensionare il motore la pompa ecc in base alle potenze richieste in alcune situazioni tipiche (avviamento, discesa ecc..)
La mia domanda è questa: vi è un modo semplice per stabilire la relazione tra velocità di sollevamento del ponte e la velocità relativa dell' attuatore?
 
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#73
Salve a tutti, anche io sono interessato alla progettazione di questo sistema (studente di Ingegneria)
In particolare devo eseguire una progettazione funzionale, cioè dimensionare il motore la pompa ecc in base alle potenze richieste in alcune situazioni tipiche (avviamento, discesa ecc..)
La mia domanda è questa: vi è un modo semplice per stabilire la relazione tra velocità di sollevamento del ponte e la velocità relativa dell' attuatore?
Per prima cosa devi dimensionare il cinematismo del sollevatore a pantografo. Poi devi determinare la legge di moto dello sfilo del cilindro idraulico, quindi da qui sai la portata che ti serve (visto che la forza di spinta è data dalla pressione che rimane costante per vincere lo sforzo peggiore).
Il sollevatore sale verticale per giunta non lineare. Il cilindro si sfila in modo non lineare neppure lui. Se semplifichi che tutto segue una legge lineare ti basta trovare la geometria della posizione del cilindro e da lì avrai l'equazione che stabilisce al variare dell'alzata del pantografo l'angolo del cilindro. Le due cose son legate.
A meno non c'è modo semplice per mettere in relazione le due cose. Occorre analizzare molto bene.

Se invece usi software come Solidworks per la parte di Motion, ti puoi fare lo studio di cinematica nel giro di qualche minuto dopo aver schematizzato il tutto.
 
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#74
Esemplificando mi sono costruito uno schemino di sollevatore a pantografo, ho inserito forza di gravità, peso massimo ed ho imposto una velocità di sfilo costante (80 mm in secondi, cioè 16 mm/s) del cilindro che movimenta il pantografo. Ottengo una velocità del carico P massimo fino ad un certo punto e successivamente decresce.

Quindi di lineare c'è ben poco, anche se ho imposto l'uscita del cilindro omogenea. Inoltre su questi sistemi ci sono delle valvole di regolazione tipo proporzionali che si autogestiscono. Dipende dalle applicazioni.
 

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kop89

Utente poco attivo
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#75
Mi scuso per il ritardo nel rispondere ma dipendeva dalla mia connessione non sempre presente! Ti ringrazio per la tua pronta risposta e per la dritta mi è stata molto di aiuto.
 
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Regione: Perugia
#76
Salve, avrei una richiesta riguardo al progetto del sollevatore a forbice. Sto analizzando la struttura. Il mio dubbio e sul perchè, nel momento in cui mi calcolo le reazioni esterne a terra, non si considera l'azione del cilindro (forza o momento flettente sull'asta a seconda dei casi) e esso viene inserito solo quando vado a considerare le singole aste.
 
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#77
Salve, avrei una richiesta riguardo al progetto del sollevatore a forbice. Sto analizzando la struttura. Il mio dubbio e sul perchè, nel momento in cui mi calcolo le reazioni esterne a terra, non si considera l'azione del cilindro (forza o momento flettente sull'asta a seconda dei casi) e esso viene inserito solo quando vado a considerare le singole aste.
come detto più volte, il sistema sollevatore a forbice é una entità rigida quando é in posizione, quindi le forze che scambia sono quelle esterne. Il cilindro idraulico é all'interno del sistema ed é l'elemento che da rigidezza o movimento al sistema. Solo nel sottosistema delle travi vedrai l'effetto della forza del cilindro. Questo é spiegato in vari punti in questo post e in altri sempre su questo forum.
 
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Software: Autocad
Regione: Perugia
#78
scusi, forse non ho esposto bene il mio dubbio o ho posto male la domanda. Se il cilindro è vincolato a terra esternamente alla struttura o è vincolato alla cerniera a terra non diventa una forza esterna? che quindi va considerato nel momento in cui faccio l'analisi statica?
 
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#79
Normalmente i cilindri di sollevamento dei pantografi non si scaricano a terra ma nella struttura, diventando una forza interna.
Se il sollevatore a pantografo è collegato ad un cilindro che si collega a terra, laddove ci sono a che le leve a terra si avrà che il cilindro è una forza esterna e quindi va considerato diversamente nell'insieme del sollevatore a pantografo.
 
Professione: studente
Software: Autocad
Regione: Perugia
#80
grazie mille per la risposta. Alla fine comunque ho svolto l'analisi considerando il cilindro sulla struttura e quindi con la forza interna. Mi si pone adesso un altro dubbio. Ho considerato l'azione del cilindro come una forza e non come momento torcente su un perno (che poi si scarica come flettente sull'asta), ma non so costruttivamente come montarlo sull'asta; cioè, mi spiego meglio: preso ad esempio un cilindro del tipo http://www.contarini.net/default.asp?id=340&id2=292&id3=1 come lo monto? attacco dei perni sull'asta in cui poi inserisco il cilindro? perchè tutte le immagini che riesco a trovare presentano il cilindro attaccato eccentricamente a un perno (non per forza quello centrale).