Riassunto analitico
Composta da maglie in acciaio, perni e boccole, la catena è l’organo responsabile della trasmissione di moto nelle macchine cingolate, capaci di offrire, rispetto alla trazione su ruote, miglior mobilità su terreni di scarsa capacità portante. L’obiettivo della ricerca è la valutazione delle prestazioni di un prototipo sperimentale di maglia di catena per escavatore cingolato in termini di resistenza a trazione in condizioni di marcia forward/backward, mediante analisi numerico-sperimentale. Sviluppando in parallelo modelli ad elementi finiti e test empirici, è stata indagata la correlazione tra i risultati ottenuti, al fine di validare il modello numerico e quantificare l'adeguatezza delle scelte progettuali. Per la loro natura intrinseca, i risultati prodotti dall’analisi FEM sono fortemente dipendenti dalle ipotesi semplificative che, in modo diretto od indiretto, vengono introdotte. Lo ricerca della corretta interpretazione degli output dell’approccio ad elementi finiti e la creazione di un match il più possibile conforme con i risultati sperimentali, sono stati portati avanti nell'ottica di aggiornare retroattivamente i parametri del modello e renderlo più affidabile. Quest approccio "trial and error" ha permesso di comprendere la natura e la causalità degli errori di predizione numerica. La controparte sperimentale dell'analisi è stata realizzata con trasduttori a resistenza elettrica, che convertono il segnale di deformazione in una variazione di resistenza elettrica. La progettazione delle installazioni estensimetriche in ciascuna delle condizioni di test ha interessato l'identificazione della specifica combinazione di parametri che garantisse massima compatibilità con le condizioni operative e le esigenze di installazione, accessibilità e funzionamento. La topologia uniassiale del campo di tensione, la durata contenuta di misura e la presenza di effetti di disturbo di modesta entità, ha richiesto l’impiego di estensimetri incapsulati lineari, con griglia tra 3 e 6mm, utile a cogliere gradienti di tensione. La configurazione a ponte di Wheatstone del circuito di acquisizione segnale ha permesso la compensazione delle componenti di strain diverse da quelle target. Inoltre, le condizioni di accesso non particolarmente critiche hanno consentito cablaggi standard. L'analisi dello stato tensionale della catena è stata realizzata mediante il codice di calcolo Ansys ® simulando dei test sperimentali. Il test di piantaggio ha permesso di trattare in modo isolato le tensioni generate al montaggio per interferenza di perno e boccola nelle rispettive sedi sulla maglia. Lo studio coinvolge anche l'effetto della variabilità dimensionale dei componenti, contemplando nelle simulazioni gli estremi inferiori e superiori dei campi di tolleranza. Il Test di trazione valuta la resistenza ad un carico monoassiale pari al valore di massimo tiro. Il test è stato eseguito con due layout differenti: trazione su giunto singolo e trazione su giunto di tre maglie assemblato con perni e boccole, viti e dadi tirati a coppia per il montaggio delle suole. Lo scopo della prima è la stima del contributo del solo sforzo trattivo, eliminando la quotaparte tensionale generato dall’interferenza di perni e boccole, mentre la seconda integra i due aspetti ed introduce una ulteriore sensibilità dimensionale data dal gioco tra perno e boccola. Infine, è stata ottenuta sperimentalmente la curva tensione-deformazione ingegneristica del materiale della maglia attraverso prova a norma ISO 6892-1 su due provini ricavati da sezioni differenti del pezzo. I risultati dell'analisi, espressi in termini di deformazione totale, stress di von Mises, tensioni massime e minime principali, hanno mostrato un soddisfacente grado di correlazione tra le due metodologie di analisi.
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Abstract
Il presente elaborato di tesi è svolto in collaborazione con l’azienda Track One S.r.l., azienda italiana parte del gruppo USCO, specializzata nella progettazione, ingegnerizzazione e produzione di sottocarri cingolati per macchine movimento terra completamente ideati, progettati e realizzati presso lo stabilimento di Modena, in cui viene curato l’intero ciclo del prodotto.
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