Progetto 6 di Meccanica applicata alle macchine 2

Simulatore di giunto: analisi tecnica

Progetto 6

Niccolò Cristiani IN33000571

Meccanica Applicata Alle Macchine 2 1

Indice

• Introduzione 3
• 1. Componenti simulatore di giunto 3
• 2. Impostazione analisi FEM 4
• 3. Analisi 1 5
• 3.1. Studio dei carichi sulla struttura 5
• 3.2. Studio dei vincoli e contatti 5
• 3.3. Creazione della mesh 6
• 3.4. Interpretazione risultati 7
• 4. Analisi 2 9
• 4.1. Studio dei carichi sulla struttura 9
• 4.2. Studio dei vincoli e contatti 9
• 4.3. Creazione della mesh 9
• 4.4. Interpretazione risultati 10
• 5. Analisi vite 12
• 6. Sunto dei risultati 13

Introduzione

Nell’esecuzione del progetto 6 è stato analizzato un simulatore di giunto, nonché uno strumento fondamentale dell’industria automotive: esso permette di tenere sotto controllo le prestazioni degli strumenti di serraggio, nonché avvitatori a stacco di coppia e/o controllati in angolo, di tipo elettrico e pneumatico.

Con tale sistema è possibile:

• Tarare preventivamente gli avvitatori al loro utilizzo;
• Replicare, nel modo più fedele possibile, i giunti presenti fisicamente nei prodotti;
• Testare/verificare le condizioni degli avvitatori, in modo da tenere sotto controllo le loro prestazioni nel tempo.

Di seguito è riportata una breve spiegazione dei componenti facenti parte dell’assieme.

1. Componenti simulatore di giunto

Con riferimento allo schema base sotto riportato, è possibile passare alla rassegna dei vari componenti dell’assieme.

• Nut: è il dado serrato durante le prove con l’avvitatore. È soggetto a molti cicli di carico, necessita una cura attenta.
• Disc Spring Washers: sono le molle a tazza usate per replicare i giunti presenti nella produzione dei prodotti. Modulando gli stack in termini di orientazione e numero di molle è possibile variare la rigidezza complessiva del giunto. Nell’analisi verrà fatto riferimento alla configurazione semplice come riportata in schema, ossia 9 molle per stack con orientamento opposto.
• Guide Bolt: posizionata con interferenza alla base, è la guida su cui sono impilati gli stack. Sulla sommità presenta la filettatura su cui si impegnerà il dado.
• Base Plate: è la base su cui è fissata la guida. Essa verrà infine resa solidale al tavolo di prova tramite 4 giunti bullonati di tipo M8.
• Thrust Plate: uniforma il precarico sul dado sulle molle a tazza sottostanti.
• Shroud: è lo schermo protettivo, di piccolo spessore, reso solidale alla base con i medesimi bulloni.

Tutto il sistema meccanico, con l’ausilio di opportuni trasduttori di coppia contatti striscianti, rende la coppia erogata dall’avvitatore su interfaccia grafica di un tablet all’utente.

2. Impostazione analisi FEM

Lo studio dell’assieme è stato eseguito tramite il Software di calcolo Nastran. Dato l’alto numero di componenti e le conseguenti risorse computazionali occupate, sono state eseguite due diverse analisi statiche-lineari: nella prima sono presenti guide bolt, molle e thrust plate; nella seconda sono presenti la base plate e il tavolo.

In un’analisi secondaria di tipo statica, successivamente, tratteremo le viti di collegamento base-tavolo: idealizzeremo le viti con elementi solidi. Di fatto sarà illustrata una sola vite supponendo una ripartizione dei carichi equa tra le quattro viti: su ogni vite agirà 1/4 di momento torcente.

Lo scopo delle analisi è:

• Studiare come le molle si deformano sotto l’azione del carico, in modo da capire quale sia tra esse la più stressata e dunque da sostituire nel tempo.
• Capire se ci sono pericoli nell’utilizzo: è molto importante che la base plate rimanga solidale al tavolo di prova durante il serraggio. Applicando coppie assai alte (anche 160 Nm!) vi è il rischio che questa si stacchi dal tavolo, portando un rischio alto per l’utilizzatore.
• Eventuale rottura dei fori nel tavolo.

Con gli scopi posti, è evidente che risulta interessante studiare i componenti