Come schematizzare un sollevatore idraulico: Guida dettagliata
La schematizzazione di un sollevatore idraulico è un processo complesso che richiede un'attenta analisi delle forze in gioco e dei vincoli strutturali. Questo articolo fornisce una guida dettagliata su come affrontare questo compito, con particolare attenzione al dimensionamento strutturale, alla scelta dei materiali e alle normative di riferimento.
Introduzione
La seguente relazione tecnica riassume il dimensionamento di un sollevatore per motoveicoli seguendo la normativa tecnica EN 1493:2010, che comprende il calcolo della resistenza strutturale e la scelta delle sezioni opportune per i seguenti componenti: pedana, forbici di sostegno, telaio superiore ed inferiore, travi trasversali per gruppo idraulico, perni e saldature e di tutti gli elementi di appoggio.
Specifiche tecniche
- Massimo carico sollevabile = 400 kg
- Dimensioni pedana = 1825x660
- Altezza massima di sollevamento = 690 mm
- Altezza minima della struttura chiusa = 250 mm
- Sistema di sollevamento = cric a bottiglia manuale Fervio
- Tempo massimo di sollevamento a pieno carico = 60 s
Modellizzazione cinematica e dinamica
Si è valutato inoltre il corretto posizionamento di tutti gli elementi in esame, andando alla ricerca di quali fossero le posizioni ottimali per il fissaggio del pistone idraulico e di tutti i suoi accessori per il funzionamento. Il sistema è stato analizzato schematizzandolo su un sistema piano, con l’ausilio del software Matlab in cui è stato implementato un programma che desse in output le reazioni vincolari in ogni vincolo, così da schematizzare poi ogni singolo elemento con il software Ftool e visualizzare i vari grafici delle sollecitazioni con la conseguente determinazione dei punti più sollecitati.
Partendo dalle travi più lunghe, ovvero quelle delle due forbici, si è trovato che il punto più sollecitato è quello in corrispondenza del pistone, nel caso in cui la struttura è ancora tutta abbassata, per poi diminuire man a mano che si alza. Di seguito viene riportata una schematizzazione dove si possono vedere i vincoli e le forze che agiscono sulla struttura e il diagramma del momento flettente della stessa:
Dimensionamento strutturale
Una volta trovato il punto più sollecitato con i relativi valori di momento flettente e sforzo assiale, trascurando lo sforzo di taglio, si è passato al dimensionamento della trave stessa con annessa sezione. Si è optato per un profilo a L per facilitare la dinamica del sistema e il montaggio.
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 traverse (che solitamente formano una serie di triangoli) occorre spezzare il sistema ai nodi, mettere le reazioni vincolari e caricare la struttura. 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. 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. Dimensionare il pannello superiore di sollevamento e verificare la flessione massima.
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...
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. Una cerniera da 2 vincoli ortogonali tra di loro, un carrello da 1 vincolo ortogonale alla guida di scorrimento. 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).
Le reazioni FyA, FyB, FyC e FyD valgono 2500N, FxA e FxD valgono 0 N. Il cilindro dipende molto da come lo monti.
Principio di Pascal
Questa semplice simulazione permette di apprezzare l’applicazione del principio di Pascal riguardante l’intervento di una pressione esterna su un fluido presente in un sistema chiuso. Il principio afferma che la pressione esercitata dall’esterno agisce in egual misura su tutto il sistema. La differenza di sezione di due cilindri permette di sfruttare questo principio per sollevare una massa imponente applicando sul pistone del cilindro più piccolo una forza molto meno intensa.
Partendo dal presupposto che la pressione, ovvero il rapporto tra Forza e Area della superficie soggetta alla forza si conserva costante. Pertanto a una forza molto intensa, come può essere il peso di un’auto che preme su un’altrettanto vasta superficie, si oppone nell’altro cilindro, di piccola sezione, una forza meno intensa. Per far sollevare il peso di 100 newton basterà far agire sul pistone del piccolo cilindro una forza di soli 20 newton.
Oli idraulici
Per il cambio/sollevatore ti servono 16 (o più)litri di vela B oppure qualsiasi altro olio 10w30 con specifiche API gl4.
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