Carroponte

Progetto richiesto secondo le modalità dell'esame di "Progettazione meccanica" (CFU 9), previsto nell'offerta formativa UNIVPM per il 1° anno della laurea magistrale in Ingegneria Meccanica, indirizzo Progettuale. L'oggetto del progetto consiste nel realizzare un carroponte automatico per la movimentazione di satelliti da porsi in uno dei capannoni aziendali.

Il progetto è stato svolto in collaborazione con Cristiana Mozzorecchia, che ha svolto il tirocinio presso l'azienda in questione.

Entrando nello specifico del progetto, si vuole quindi dotare il capannone dell'azienda (rappresentato in figura) di un carroponte per la movimentazione efficiente di satelliti. Nel caso specifico, date le particolarità dei carichi, si opterà per un carroponte bitrave con paranco elettrico a tiro diretto (scelto da catalogo).

Per l'esecuzione delle operazioni di movimentazione si richiede che la gru possa posizionare il gancio in modo che la sua proiezione verticale raggiunga qualsiasi punto dell'area indicata a tratteggio in figura.

The Galileo IOV satellite

Interfaccia col Carico

Per la sicurezza del carico e degli operatori si prevede un sistema di imbracatura, per l'aggancio del quale si richiede che la gru sia fornita di una struttura ad H atta a bilanciare la distribuzione del peso del carico stesso.

Considerando le massime oscillazioni che possono generarsi durante il sollevamento e il moto della gru e l'ingombro del carico (3 m), si deve garantire in ogni caso che:

• il carico non urti contro le pareti e i pilastri del capannone

• il carico stesso, considerato al livello del pavimento, durante le sue oscillazioni, non si allontani in senso orizzontale dal suo punto di equilibrio statico più di 650 mm (o in alternativa superi I 6° di oscillazione) come da normativa

Considerando la proiezione verticale del gancio sul pavimento, deve essere permesso agganciare e sollevare il carico da un punto qualsiasi compreso nel cerchio avente per centro la proiezione suddetta e raggio di 300 mm senza dover muovere di nuovo la gru per avvicinare di più il gancio al carico stesso

Caratteristiche geometriche e di servizio

Scartamento S = 20 m
Hsol (altezza massima di sollevamento del carico da terra) = 7 m
Portata massima del carroponte P = 10 t
Vp (velocità di traslazione del ponte) = 24 m/min
Vs (velocità di sollevamento del carico) = 5 m/min
Massima Inflessione del Ponte 1/800 dello scartamento

Processo di Progettazione

Dal diagramma degli Stati (costruito ipotizzando come condizioni iniziali le caratteristiche di servizio della macchina) si evince come con una massa del bilancino pari a 3 t e lunghezza delle funi pari a 2 m (cosa possibile dato che l'altezza tra il ponte e il suolo è pari a 7 m) si ottiene che il payload, durante il moto, non supera mai i 6° di oscillazione come imposto dalla normativa

Sistema di Controllo del Carroponte e dell'ondeggiamento del carico

Come visto precedentemente il problema dinamico principale che riguarda il carroponte è l'oscillazione del carico quando il carrello accelera e decelera. Di solito, dei controllori sono integrati nel sistema delle gru a ponte al fine di minimizzare l'angolo di oscillazione del carico (non solo per la sicurezza del personale, ma anche per evitare fenomeni di risonanza e fatica sul ponte della gru, dovuto alla variazione periodica delle forze assiali).

In questo caso il sistema viene modellato utilizzando il modulo "Cable" di Adams / Machinery, per poi essere esportato (sotto forma di S-Function) in un modello MATLAB / Simulink al fine di poter progettare il sistema di controllo.

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