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

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 .

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.

http://kellycontroller.com/hub-motor-48v-2kwdisc-brake-p-164.html

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

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

Il tempo che impiega il sistema per arrivare alla velocità di 35 km/h

è 10 secondi circa.

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.

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.

STRUTTURA FINALE

mfinale = msvolgibobina + msistema movimentazione =120+50=170 kg

ingombro = 1300 x 1060 x 930 mm

Supporto superiore Supporti laterali

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

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

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