Progettazione di macchina semovente innovativa per il soccorso e la rimozione di veicoli

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1 Progettazione di macchina semovente innovativa per il soccorso e la rimozione di veicoli candidato Emanuele Placuzzi rel. Prof. Luca Piancastelli correl. Dott. Maurizio Tappi Dott. Gialuca Piraccini Tesi di Emanuele Placuzzi

2 Scopo della tesi Realizzare una macchina che consenta di soccorrere e rimuovere i veicoli che si trovano in situazioni particolari in cui, i comuni mezzi e sistemi di soccorso, ingombranti e poco maneggevoli, si rivelano inadeguati. Modulo che scende dal carro attrezzi, soccorre il veicolo e risale di su esso con o senza il veicolo. Tesi di Emanuele Placuzzi

3 Descrizione soluzione finale Piano di carico mobile radiocomandato, con 4 ruote sterzanti, 4 motrici, le cui funzioni sono gestite da un software. Situazioni particolari parcheggi interrati parcheggi sopraelevati parcheggi privati di condomini ed hotel Tesi di Emanuele Placuzzi

4 vincoli Ambiente lavoro Mezzo di soccorso Veicolo

5 Specifiche finali Linee guida Maneggevolezza Capacità di muoversi in spazi ridotti Requisiti necessari ingombri ridotti movimento in ogni direzione sterzata con raggi ridotti portata elevata garantire sicurezza nelle ripartenze in salita superamento pendenze elevate a pieno carico Flessibilità adatto a veicoli molto differenti caricare i veicolo frenato o meno, in condizioni anche malridotte, cioè senza ruote Capacità di adattarsi alle diverse condizioni Larghezza esterna max <2400mm Lunghezza esterna max <5100mm Larghezza interna min >2050mm Lunghezza interna min >4300mm portata utile 2700kg pendenza massima 30% carico e scarico veicolo più semplicemente possibile movimento su diversi terreni superamento dossi sopportare l acqua

6 Soluzione 1 Tesi di Emanuele Placuzzi

7 Soluzione 1 Tesi di Emanuele Placuzzi

8 Soluzione 1 Problema: 2200 Altezza complessiva elevata >2200mm Il piano di carico deve poter variare la sua altezza Ricerca di un sistema che permetta alle ruote di spostarsi dall interno all esterno della larghezza del pianale e al pianale stesso di variare la sua altezza Tesi di Emanuele Placuzzi

9 Soluzione 2 Le ruote, allargandosi, permettono la discesa a terra del piano, non ostacolano l ingresso del veicolo e, restringendosi, consentono di salire sul pianale del carro attrezzi Tesi di Emanuele Placuzzi

10 Soluzione 2 Problema: Angolo di attacco limitato Difficoltà superamento dossi perché piano sempre orizzontale Ricerca di un sistema che permetta di variare indipendentemente l altezza del piano tra la parte anteriore e quella posteriore. In aggiunta alle caratteristiche necessarie evidenziate fin ad ora: Tesi di Emanuele Placuzzi

11 Soluzione 3 Altezza ridotta Superamento dossi

12 Soluzione 3 Altezza ridotta Superamento dossi Angolo d attacco elevato Tutte le ruote toccano sempre terra

13 Soluzione 3 Braccetti chiusi per salita su carro attrezzi Apertura braccetti per salita veicolo Scorrimento all indietro carrello

14 Sitema di carico Inizialmente sistema tipo tapis roulant I rulli trasmettono per attrito il moto al nastro e lo guidano. Devono essere di adeguate dimensioni a causa di: L elevata forza da trasmettere Il raggio di curvatura minimo del nastro Per invertire il moto occorrono due rulli motori

15 Sitema di carico Sistema con slitta mobile Il veicolo è trainato sulla macchina dal verricello La parte anteriore della macchina è dotata di rulli Per invertire il moto occorrono due rulli motori La slitta è trascinata posteriormente del veicolo stesso Fase di scarico:la slitta motorizzata spinge il veicolo fuori

16 Sistema di sterzo Ogni ruota è indipendente Possiblità di assegnare diverse modalità di sterzata: 1. Solo ruote anteriori 2. Combinata: anteriore+posteriore 3. Movimento obliquo 4. Rotazione Traslazione orizzontale 6. Reset

17 Sistema di sterzo L=interasse macchina R=raggio curvatura traiettoria b=carreggiata macchina angolo ruota ( ) 100,00 80,00 60,00 40,00 20,00 andamento angolo sterzo WE angolo ruota esterna W angolo ruota interna 0, raggio curvatura (m) Wi = arctan We = arctan L 2 L 2 b R 2 b R + 2

18 Sistema di sterzo Calcolo momento resistente secondo teoria perno rotante f = 0.7 Momento resistente=140nm Esperimento: Pressa per assegnare il carico Chiave dinamometrica per misurazione Diverse superfici di strisciamento Valore massimo momento torcente 180Nm Motore orbitale 50cm 3 Coppia di spunto minima=48nm rapporti di trasmissione ottenuto tramite catena e corona i=4 Coppia spunto totale 192Nm Potenziometro multigiro

19 Normativa UNI EN1493 dedicata a sollevatori per autoveicoli Condizioni per dimensionamento Prova statica:150% carico nominale Prova dinamica:115% carico nominale Sollevatore per veicoli mobile motorizzato che non può essere spostato con la forza dell uomo. Carico per calcolo: 2700x1.5=4050Kg Stima peso carrello 900kg Carico totale: 2700x1,5+900=4950kg Coefficiente su materiali Condizione di carico A [carichi normali] σ amm = σ sn /1,5

20 Peso ridotto Ottima resistenza corrosione (serie5000 e 6000) Maggior costo Decadimento proprietà meccaniche in prossimità saldatura Normativa σ =250MPa/1.5=167MPa amm σ amm Alluminio Lega 6082 T6 (Anticorodal 100): Lega 5083 H111 (Peraluman450): =150MPa/1.5=100MPa Serie 6000 Trattamento termico (T) Indurimento per invecchiamento Serie 5000 Incrudimento (H) Indurimento per lavorazioni meccaniche σ amm = σ sn /1,5

21 barre,profilati, lastre pian di dimensioni ridotte Normativa Alluminio Lega 6082 T6 (Anticorodal 100): σ =250MPa/1.5=167MPa amm Serie 6000 Trattamento termico (T) Indurimento per invecchiamento lastre piane di dimensioni elevate(6500x2500mm) σ amm Lega 5083 H111 (Peraluman450): =150MPa/1.5=100MPa Serie 5000 Incrudimento (H) Indurimento per lavorazioni meccaniche σ amm = σ sn /1,5

22 Telaio Inizialmente utilizzo di profilati rettangolari per longheroni laterali A 1 2 B F1 F2 Necessità di ridurre gli ingombri e piazzare il materiale dove più opportuno Y A a b c Y B Longherone in lamiera piegata Conferisce libertà di forma Longherone ottimizzato per posizionamento braccetto e scorrimento carrello

23 Telaio Valore di calcolo = 4050kg Y A A 1 2 B F1 F2 a b c Y B = N Valutazione tramite foglio di calcolo della condizione più gravosa impostando diversi valori per a, b, c. Ripartizione dei pesi non eccedente 60%-40% Momento max= Nm (per longherone) σmax=96mpa< σamm=100mpa

24 Telaio Valore di calcolo = 4050kg = N Valutazione tramite foglio di calcolo della condizione più gravosa impostando diversi valori per a, b, c. Ripartizione dei pesi non eccedente 60%-40% Momento max= Nm (per longherone) σmax=96mpa< σamm=100mpa

25 Telaio 1600 F = 2700 kg = N 2762 M max = Nmm Momento inerzia di sezione Ix:= mm Ymax = 54mm M max σ max = Y max = 54 = Ix MPa

26 Trazione idrostatica Frenatura sicura non appena si interrompe il flusso d olio Ripartenza in salita sicure Fattori di potenza (coppia e numero giri) ottimali Possibilità di montaggio diretto su ruota I motori idraulici montati sulle ruote sono collegati in parallelo effetto differenziale Sistema per blocco differenziale in caso di slittamento

27 Trazione idrostatica Prova dinamica con 115%di carico nominale Coppia necessaria 451Nm R 3 3,5 : Conversione mediante pompa a cilindrata variabile e motore a cilindrata fissa Pa R = PD ηtot Frenatura sicura non appena si interrompe il flusso d olio Ripartenza in salita sicure Fattori di potenza (coppia e numero giri) ottimali Possibilità di montaggio diretto su ruota Motore primo: endotermico Pa=potenza di spigolo= coppia max*velocità max PD=potenza motore endotermico ηtot=rendimento trasmissione = 0,7 PD=10.6kw

28 Stati del software Il software si rende necessario per: Eseguire la corretta sequenza in alcune manovre Gestire le tipologie di sterzata Comandare e controllare la pompa a cilindrata variabile Esempio sequenza apertura braccetti 1. Orientamento ruote 2. Azionamento valvola sezionatrice trazione posteriore 3. Aumento cilindrata pompa 4. Azionamento valvola pistoni braccetti 5. Contatto con fine corsa 6. Stop

29 Conclusioni Le specifiche determinate sono state soddisfatte Il prototipo che è in costruzione determinerà le modifiche eventuali da approntare Il sistema di carico con slitta andrà sicuramente testato con il prototipo Il costo del prototipo è stato stimato in 19800euro Grazie ai canali precedentemente avviati con l estero si prevede una produzione di 10 macchine/anno La macchina è stata pensata per soccorso stradale ma date le particolari caratteristiche di cui dispone, possono essere molteplici gli utilizzi

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