Progetto di Meccanica Applicata

Il meccanismo da noi studiato non è altro che il braccio di sollevamento utilizzato nei camion della spazzatura, e più precisamente nei camion addetti alla raccolta del verde; dopo un’attenta analisi ed una serie di misure indirizzate a rendere il più verosimile possibile il sistema siamo stati in grado di realizzare un modello bidimensionale che fornisce un’idea abbastanza azzeccata del meccanismo studiato. Ovviamente nel corso dello sviluppo del progetto ci siamo imbattuti in una serie di problematiche che siamo riusciti a risolvere con un’analisi più accurata ed alcuni aggiustamenti.

In primis la nostra analisi si è rivolta a realizzare una sintesi del meccanismo reale; questo non ha portato nessun tipo di problema in quanto è costituito da un semplice braccio meccanico sollevato da un pistone. Come si può ben notare il cinematismo è ad un grado di libertà (rilevabile utilizzando l’equazione di Grubler).

Le successive considerazioni effettuate hanno riguardato il dimensionamento dell’intero sistema. Per quanto riguarda camion e bidone le misure adottate corrispondono pressoché a quelle reali. Più problemi li ha riservati invece il braccio meccanico: la morfologia ed il posizionamento hanno richiesto una lunga serie di calcoli, inoltre è stato necessario un secondo dimensionamento imposto dalle modifiche eseguite sul sistema nel corso dello sviluppo del progetto. La scelta dei materiali è stata ovvia: plastica per il bidone ed acciaio per il braccio meccanico.

Nel meccanismo reale l’estremità del braccio meccanico (1) si va ad incastrare nella maniglia del bidone (2) il quale viene sollevato. Per semplificare il modello invece abbiamo vincolato l’estremità esterna del braccio al bidone; il sollevamento del braccio, e quindi anche del bidone, è reso possibile grazie ad un pistone idraulico (3). Le vibrazioni a cui il braccio è soggetto durante il proprio movimento vengono controllate da un meccanismo smorzatore (4) che viene accoppiato al pistone.

raccoglitore di spazzatura.avi

Nei meccanismi reali il movimento del braccio meccanico è controllato da una leva che determina la lunghezza del pistone. Una volta azionata la leva il pistone idraulico si allunga fino a raggiungere la sua estensione massima portando così al sollevamento del braccio; quando il braccio raggiunge la sua altezza massima il bidone riesce a scaricare il proprio contenuto all’interno del cassone del camion. Quando il bidone è stato svuotato completamente, azionando nuovamente la leva il braccio viene riportato nella sua posizione originaria per poi poter sollevare un nuovo bidone. Per voler riprendere nel nostro modello questo meccanismo abbiamo inserito un pulsante “alza/abbassa” il quale compie le stesse funzioni della leva: premendo una prima volta il pistone si allunga sollevando così il braccio e quando il bidone è stato svuotato, premendo una seconda volta il pistone ritorna alla sua lunghezza iniziale consentendo al braccio di riacquistare la posizione di partenza.

configurazione singolare.avi

Il braccio meccanico può essere sollevato solamente fino ad una certa altezza in quanto se andrebbe oltre si sovrapporrebbe con il cassone del camion e questo, oltre ad essere nella realtà sarebbe fisicamente impossibile, porterebbe al raggiungimento della configurazione singolare del meccanismo. Per evitare ciò abbiamo inserito un controllo sull’allungamento del pistone il quale stabilisce la lunghezza massima che questo può raggiungere.

Un ultimo accorgimento è stato eseguito sul coperchio del bidone. Una volta che il bidone è stato svuotato viene azionato il pulsante di abbassamento del braccio; durante la fase di discesa il problema che si riscontrava era dovuto al fatto che a causa della forza di gravità e delle oscillazioni provocate dal meccanismo il coperchio del bidone andava ad urtare il cassone del camion. Nella realtà questo non avviene o comunque, se avvenisse potrebbe portare alla rottura del coperchio se gli urti fossero eccessivamente intensi e ripetuti; per questo motivo abbiamo inserito un meccanismo smorzatore nel punto di attacco del coperchio con il bidone in modo da ridurre le oscillazioni del coperchio stesso ed impedire gli urti con il cassone.

CONCLUSIONI

Come si è potuto notare questo meccanismo può sembrare all’apparenza molto semplice. In realtà lo sviluppo del modello ha richiesto un’analisi molto accurata ed alcuni accorgimenti non poco ponderati; ad aggiungersi a ciò non bisogna trascurare la nostra conoscenza principiante del software “Working Model” la quale ha richiesto un approfondimento seppur sommario delle funzioni di suddetto software. Bisogna dire inoltre che il modello da noi costruito è bidimensionale e quindi la nostra elaborazione risulta essere molto semplificata; tutto sommato riteniamo comunque di aver fornito un modello che ricalca in maniera abbastanza fedelmente il meccanismo reale. C’è da aggiungere infine che l’elaborazione di questo progetto ci ha permesso di mettere in pratica le nozioni apprese durante il corso e quindi assimilarle decisamente meglio.