Modellazione 3D

Per la modellazione CAD 3D dei bracci abbiamo avuto a disposizione due programmi equivalenti: Solid Edge e Solid Works. Si è optato per il primo avendo acquisito durante il corso una maggiore dimestichezza nel suo impiego.

Il lavoro è consistito nella modellazione solida di:

·   Benna

·   Braccio scavo

·   Pinza

·   Braccio demolizione

·   Attuatori idraulici

·   Corpo macchina  DAEWOO SOLAR 420 LC-V

I bracci presentano una struttura scatolare che offre notevoli vantaggi in termini di peso a parità di resistenza meccanica, rispetto ad una struttura piena.

Il grafico rappresenta in termini percentuali l'andamento di sforzi e massa in una barra a sezione rettangolare cava,  soggetta a flessione retta e momento flettente costante, al variare del rapporto fra le dimensioni interne ed esterne nell'ipotesi di considerare L2/L1=l2/l1=cost. In questo caso, vediamo come una diminuzione del 50% della massa e quindi dell'area resistente, a pari ingombro,  portino ad un incremento delle sollecitazioni massime poco maggiore del 30%.

Si notino le sporgenze sui lati delle coperture superiori e inferiori, realizzate in modo tale che le sovrasollecitazioni sugli spigoli non coincidano con le zone termicamente alterate dalla saldatura.

La struttura di ogni braccio viene assemblata a partire da elementi in lamiera, adeguatamente saldati; di importanza fondamentale per la coerenza geometrica delle parti da realizzare è stato il rispetto di giochi e cianfrini nonché di precisi riferimenti geometrici e specifiche relazioni tra le varie lamiere.

Per garantire ciò, si è ritenuto utile definire uno sketch sul piano di simmetria di ogni singolo braccio in ambiente Assembly, dal quale realizzare i singoli part dei componenti. Nel disegno dello sketch si sono rispettati i vincoli di parametrizzazione indicati dai tecnici CMO2, questo ci ha portato a stabilire un ordine di realizzazione delle parti, dovuto alla necessità di legare, tramite superfici di riferimento, i singoli files part (con non poche difficoltà); si è seguita, in questa fase, una logica top-down.

 Successivamente, realizzati il corpo macchina, gli attuatori idraulici e gli utensili (in ulteriori files assembly) con la medesima logica, si è provveduto ad “assemblare” le macchine da scavo e demolizione, seguendo la logica inversa (bottom-up: assembly-sottoassembly).

Conclusa la modellazione delle parti è seguita la fase di gestione delle variabili.

Il risultato finale del nostro lavoro è stato quello di mettere a disposizione dell’utente un’interfaccia grafica per la modifica delle geometrie, realizzata attraverso la compilazione di opportune tabelle redatte utilizzando il foglio di calcolo di Microsoft® Excel®. Si è fatto ovviamente riferimento ai parametri di interesse per la realizzazione del lavoro. L'utilizzo di Microsoft® Excel® è giustificato dalla possibilità che offre Solid Edge® di creare dei collegamenti con questa applicazione attraverso l’interfaccia “variable table”.

In vista di una eventuale analisi ad elementi finiti, si è ritenuta opportuna la creazione di un modello monolitico per ogni elemento di braccio, da importare in un software FEA. Questa scelta è stata condizionata dall’eccessivo numero di vincoli che si sarebbero dovuti stabilire tra i singoli part per tenere conto degli elementi di saldatura presenti nella realtà, delle interazioni fra le superfici di contatto, nell'intento di facilitare la generazione di una mesh e ridurre i tempi di calcolo. Il programma impiegato per l’analisi, in alcune prove condotte, è stato Visual Nastran®,  che permette l’importazione di files *.par.

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