studio di un carrello innovativo per movimentazione … internet... · letterale è ‘motoreal...
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ALMA MATER STUDIORUM – UNIVERSITA DI BOLOGNA
SECONDA FACOLTÀ DI INGEGNERIA
CON SEDE A CESENA
CORSO DI LAUREA
IN INGEGNERIA MECCANICA
Classe L-9
Sede di Forlì
ELABORATO FINALE DI LAUREA
IN DISEGNO TECNICO ASSISTITO DAL CALCOLATORE
STUDIO DI UN CARRELLO INNOVATIVO PER MOVIMENTAZIONE DI UNA
MACCHINA INCELLOFANATRICE AUTOMATICA
CANDIDATO RELATORE
Lorenzo Gabellini Luca Piancastelli
Anno accademico 2010/2011
Sessione III
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SPECIFICHE DI PROGETTO
Lo studio del progetto prevede la realizzazione di un carrello da
applicare a un sistema svolgibobina di una macchina incellofanatrice
automatica e la scelta degli organi per la sua movimentazione.
ω = 60 rpm ;
R = 1,5 m .
Moto su guida circolare con :
Dati riguardanti lo svolgibobina :
m svolgibobina = 120 kg ;
ingombro totale = 1300 x 800 x 480 mm .
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MOVIMENTAZIONE
La soluzione migliore è utilizzare come motore una ‘hub motor’ (la cui traduzione
letterale è ‘motore al mozzo’) di tipo ‘brushless’ alimentata da un circuito a contatti
striscianti. Il vantaggio fondamentale rispetto a un motore elettrico è che una ‘hub
motor’ permette la movimentazione diretta senza la necessità di avere organi ausiliari
per la trasmissione del moto.
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http://kellycontroller.com/hub-motor-48v-2kwdisc-brake-p-164.html
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In relazione al peso totale della struttura si è scelto di utilizzare, al fine di avere
prestazioni soddisfacenti una ruota motorizzata progettata per applicazioni di
scooter elettrici.
v = ω R = 6.3 * 1.5 ≈ 9.5 m/s ≈ 35 km/h
Druota = 10 pollici
Potenza = 2 kW
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F = m a = C / r → a = C / ( r m )
m = massa finale dello svolgibobina = 170 kg
r = raggio ruota motrice = 5 pollici = 127 mm
Velocità ( km/h ) Coppia ( N m ) Accelerazione ( m/s2 )
4.7 105.4 4.9
7.0 100.9 4.7
8.7 97.6 4.5
10.4 94.0 4.4
12.4 90.5 4.2
15.3 86.4 4.0
17.2 83.0 3.8
19.3 79.4 3.7
21.3 75.9 3.5
24.3 71.8 3.3
26.5 68.3 3.2
29.1 64.7 3.0
32.4 61.3 2.8
35.6 57.7 2.7
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Il tempo che impiega il sistema per arrivare alla velocità di 35 km/h
è 10 secondi circa.
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Ruote condotte :
- ruota auto da 13 pollici ;
- ruota scooter da 10 pollici ;
- rullo industriale di sicurezza .
Il collegamento delle ruote da 13 pollici al telaio è assicurato da un mozzo per
auto Fiat Panda.
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Impianto frenante :
- funzionamento normale : frenata assicurata dalla stessa ruota motrice ;
- casi di emergenza : impianto frenante di sicurezza composto da freni a disco
comandati tramite attuatore pneumatico e elemento elastico.
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STRUTTURA FINALE
mfinale = msvolgibobina + msistema movimentazione =120+50=170 kg
ingombro = 1300 x 1060 x 930 mm
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Supporto superiore Supporti laterali
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Le forze che agiscono sulla struttura sono rappresentate nello scema seguente :
Fp = Rp
Fc = Rc
Fp dB = MrA
Fp = m g
Fc = m ac = m ω2 R
RA = MrA / dA = Fp dB / dA
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Con m pari a 170 kg, ω pari a 6.3 rad/sec, R pari a 1.5 metri si ottiene :
Fp = 1668 N ; Fc = 10121 N ; RA = 695 N .
CS minimo = 5.9 CS minimo = 2.6
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Sviluppi futuri :
- definire in modo preciso come realizzare l’impianto frenante e il circuito di
alimentazione a contatti striscianti;
- ottimizzare il telaio e svolgere una verifica di resistenza più precisa;
- fornire la macchina di una struttura che assicuri il moto in direzione verticale.
La macchina nel suo aspetto finale rappresenta un prototipo destinato a subire
ulteriori modifiche finalizzate a migliorare e perfezionare il complesso nelle
parti che lo costituiscono