Benna - Progetto per testi di laurea

[geppetto1979]

Buongiorno a tutti,
mi chiamo Gianluca e sono un laureando in ingegneria meccanica. Come lavoro di tesi dovrei sviluppare il progetto di una benna per un escavatore idraulico.
Chiaramente prima devrei dimensionare il quadrilatero articolato di azionamento della benna per poi passare alla benna vera e propria.
Ieri il mio Prof. mi ha detto: perchè dare per assodato che per azionanare la benna ci voglia un quadrilatero? Al che io ho risposto: sicuramente chi ha deciso di utilizzarlo aveva qualche motivo. Ma in effetti sapreste fornirmi un pò di materiale riguardo l'evoluzione temporale dell'attacco benna? Io alla soluzione ci posso arrivare tramite analisi cinematiche ma avrei bisogno di sapere come tanti anni fa veniva azionata la benna. E poi perchè ad un certo punto si è deciso di abbandonare la movimentazione a catena, mentre oggi la ritroviamo solo su macchine di una certa stazza?
Insomma avrei bisogno di un pò di storia in merito.
Grazie a chi se la sentirà di aiutarmi.

[SCALPER]

Caro geppetto, benvenuto nel forum.

Se hai visto qualche volta lavorare gli escavatori ti sari accorto come la zona del baccio, subito prima della bena, si trovi a conattto col materile movimentato, contatto che implica sfregamenti, urti ecc... E' pertanto pacifico che il quadrilatero serve a distanziare il cilindro di movimentazione da tale zona (oltre che a ridurre o moltiplicare le forze). Per non mettere le leve dovresti collegare il cilindro direttamente alla bena esponendolo a potenziali (sicure) rotture. Per quanto riguarda la storia non ho riferimenti.
In bocca al lupo (collega).

[mapomac]

Argomento interessante. Mi iscrivo

[paulì]

Secondo me il leverismo ha anche il compito di ampliare l'angolo di apertura ( o chiusura) benna poichè con un attacco diretto del cilindro non si riuscirebbe ad ottenere un angolo così ampio..Questa soluzione è stata adottata anche nei giunti tra il primo e il secondo braccio delle gru retrocabina oppure per il ripiegamento della torre e del braccio delle gru automontanti (comunque sempre in situazioni che richiedano un angolo maggiore di 180 gradi su x giù)

[geppetto1979]

Scusate ma per qualche strano motivo non riuscivo più ad entrare con il mio account.
Bene mi fa piacere che qualcuno abbia voglia di discuterne.
Anche io ho pensato alla maggiore mobilità (in angoli di rotazione) che il quadrilatero permette alla benna e vi dirò di più: dallo studio della cinematica e della dinamica del meccanismo di azionamento più semplice possibile (cilindro attaccato direttamente alla benna) è venuto fuori un tempo abbastanza alto di apertura/chiusura e una massima forza di strappo, al dente, praticamente quasi mai sfruttabile dato che questa si verifica solo per un determinato angolo di pressione. Inoltre questa forza tende a zero in un arco di lavoro inferiore ai 90 gradi......praticamente una cosa che non serve a niente.....e poi come dice SCALPER si esporrebbe lo stelo cromato del martinetto idraulico a danneggiamenti durante le operazioni di scavo.
Ci sarebbero anche altri motivi ma prefersco prima dimostrarli su carta e poi magari discuterne.....voi siete degli esperti mentre io sono alle prime armi....e non vorrei fare brutta figura..

Qualcuno saprebbe dirmi invece il vantaggio dell'azionamento a fune di quelle benne enormi da miniera?

Grazie a e presto

[erne 83]

Ciao, Geppetto. l'argomento è molto interessante e ne prendo parte anch'io, concordo con quello che si è detto a proposito del quadrilatero in quanto aumenta l'angolo e la velocità di rotazione della benna, diminuisce le sollecitazioni dirette al pistone e a quanto pare aumenta forze di strappo e penetrazione. Per quanto riguarda i grossi escavatori a fune posso solo supporre (da ignorante di meccanica dei fluidi) che si preferice questa tecnologia a quella idraulica perchè forse realizzando circuiti idraulici di quella lunghezza e dimensione si andrebbe incontro a perdite di pressione e di portata non indifferenti, e la manutenzione sarebbe molto onerosa, quindi credo che si preferisca avere argani e meccanismi oleodinamici interni al corpo macchina e facilmente accessibili, e il movimento su lunga distanza si peferisce trasmetterlo tramite cavo d'acciaio o catena. ditemi se ho detto una boiata o anche se ci sono motivi più validi per scegliere l'una o l'altra soluzione.

[geppetto1979]

Ciao "erne83" e grazie per esserti interessato a questo argomento. Se e di quanto il quadrilatero articolato aumenti la forza di strappo te lo dirò fra qualche giorno. La forza di penetrazione è indipendente dal leverismo di azionamento della bella (dipende solo dallo sbraccio del penetration boom e dalla forza di spinta del pistone che lo muove)
Bene per quanto riguarda l'azionamento a fune per le macchine grandi, bella spiegazione.
Adesso, ho un'altra curiosità: perchè l'azionamento sulle (piccole) macchine è stato abbandonato?
Grazie a tutti e a presto

[jumbo71]

Ciao geppetto,benvenuto nel forum MMT,intanto la storia ci dice che a passare dal movimento a funi a quello completamente iraulico furono i signori Bruneri di torino ,nel lontano 1930,i quali ottennero il brevetto di primo ecsvatore idraulico del mondo.Per quanto riguarda il quadrilatero composto da fulcro (perno attacco benna al braccio),asta di spinta e asta di rinvio(quella che collega lo spintore alla benna) è stato adottato per l'impossibilità di azionare la benna direttamente con lo spintore,il quale trovandosi a fare un movimento circolare andrebbe incontro a sicura curvatura o rottura dello stelo.Ciao.

[450 V]

secondo me l'altro motivo per cui si adotta la trasmissione a fune é la riduzione del peso sul braccio dovuto alla eliminazione dei pistoni che altrimenti sarebbero dovuti essere di enormi dimensioni con conseguente trasmissione di forze elevatissime tali da costringere la progettazione di bracci,boccole,rinvii molto pesanti e conseguente perdita di produttività.Prendetela con il beneficio d'inventario perchè non sono del mestiere.ciao!

[geppetto1979]

Interessante...
Qualcuno ha qualche foto di questo primo escavatore idraulico?
Per caso tra voi c'è un ingegnere che ha idea di come venga progettazo il quadrilatero? Quale sintesi si dovrebbe utilizzare?
Comunque grazie a tutti, mi state aiutando a capire un sacco di cose.
A presto

[SCALPER]

Ciao Gepp.

vedo che ti sei impegolato con lo studio del cinematismo.
Vedo di darti una mano.

Innanzitutto bisogna distinguere i gruppi benna in due tipi: tipo escavatore e tipo pala, terna, ecc.

Il primo tipo, tipo escavatore, la movimentazione della benna è indippendente dalla movimentazione del resto del braccio (con bena ferma se muovo il braccio la benna cambia oltre che di posizione anche di orientazione). Pertanto essendo un quadrilatero benna indippendente, il suo movimento può essere studiato tramite la sintesi dei punti di precisione ed in particolare tramite una GENERAZIONE DI TRAIETTORIE.


Nel secondo caso, la benna della pala è inserita nel quadrilatero braccio. In questo caso con benna ferma, se muovo il braccio (esempio lo alzo), la benna cambia di posizione ma non di orientazione. In questo caso il cinematisno deve essere studiato tramite una GENERAZIONE DI MOTI RIGIDI.


Prima di partire per la tangente con modelli di meccanismi che poi non sai valutare se sono buoni o meno, ti consiglio di fare dei rilievi dei cinematismi su delle machcine di serie e di studiarne i modelli.

Con due o tre esempi sei in grado di valutare le traiettorie e le forze che i modelli in uso riescono a realizzare.

In un secondo step, alla luce di risultati certi e verificati, potresti abbozzare delle modifiche per ottenere movimenti diverse o spinte diverse (ma sempre compatibili con quanto richiesto per l'escavazione).

Ti assicuro che è il metodo migliore per migliorare qualcosa di esistente.

A te le matrici, alla prossima.