Progetto 6 di Meccanica applicata alle macchine 2

Simulatore di giunto: analisi tecnica

Progetto 6

Niccolò Cristiani IN33000571

Meccanica Applicata Alla Macchine 2 1

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

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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 prestazione

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:

1. tarare preventivamente gli avvitatori al loro utilizzo;

2. replicare, nel modo più fedele possibile, i giunti presenti sicamente nei prodotti;

3. testare/veri care 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. E’ 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 con gurazione

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 lettatura su cui si impegnerà il dado.

• Base Plate: è la base su cui è ssata la guida. Essa verrà in ne 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 gra ca di un tablet all’utente.

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fi fi fi fi

fi fi fi

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:

1. 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.

2. 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.

3. eventuale rottura dei fori nel tavolo.

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