Giostrina espositiva wiki di progetto

Calcoli

File generato da calcoli/calcoli.py a partire da cad/params.py. Non modificare a mano: cambia i parametri e rilancia lo script.

1. Dati di ingresso

Parametro Valore
Ingombro massimo in pianta 900 mm (spazio vetrina 930 mm)
Altezza totale 1650 mm
Supporti satellite 5 a raggio 350 mm
Carico per supporto 1.0 kg (verifiche con carico x2)
Carico utile totale 5.0 kg nominale, 10.0 kg di verifica
Periodo di rotazione 75 s/giro (campo 60-90 s)
Cappello fisso, su colonna fissa

2. Masse

Gruppo Massa (kg) Quota baricentro (mm) Rotante
Basamento fisso (2 meta') 17.61 65 -
Flangia colonna + contropiastra 4.62 120 -
Motore, alimentatore, elettronica, ralla 3.25 65 -
Zavorra 10.00 40 -
Piattaforma - disco inferiore (2 meta') 8.42 139 si
Piattaforma - disco superiore (2 meta') 6.62 157 si
Pista HPL + bordo oro 0.80 130 si
Supporto 1 (stelo h=400) 0.42 406 si
Supporto 2 (stelo h=690) 0.49 580 si
Supporto 3 (stelo h=510) 0.44 472 si
Supporto 4 (stelo h=800) 0.51 646 si
Supporto 5 (stelo h=600) 0.47 526 si
Colonna alluminio (2 tronchi) 3.78 814 -
Tirante M10 + innesti + collare 2.22 814 -
Cappello (2 semi-cappelli) 9.18 1575 -
Mozzo cappello + LED + profili oro 2.46 1510 -
Totale a vuoto 71.3
di cui parte rotante 18.2
Totale con carico di verifica 81.3 465

3. Ingombro in rotazione

Elemento Raggio massimo (mm)
Piattaforma rotante 450.0
Cappello 450.0
Basamento 410.0
Piattino (bordo esterno in rotazione) 420.0
Borsa di riferimento (spigolo esterno in rotazione) 436.6

Limite: R 450 mm. La borsa di riferimento e' 300 x 120 x 250 mm, posata con il lato lungo tangente.

4. Numero di supporti: 5 o 6?

Distanza minima tra due borse di riferimento adiacenti, con gli steli al raggio di posa:

Supporti Luce tra borse (mm) Giudizio
4 198 rado
5 98 buono
6 30 troppo fitto: le borse quasi si toccano

Scelta: 5 supporti. Con 6 la luce scende sotto i 60 mm e ogni borsa copre la vicina; resta possibile solo con prodotti larghi al massimo ~25 cm.

5. Coppie e motore

Grandezza Valore
Momento d'inerzia parte rotante (a vuoto / con carico x2) 1.75 / 3.07 kg m2
Velocita' angolare massima (giro in 60 s) 0.105 rad/s
Velocita' periferica al bordo 47 mm/s
Energia cinetica massima 16.8 mJ
Peso sulla ralla (carico x2) 276 N
Coppia d'attrito ralla (mu = 0.02) 1.02 Nm
Coppia d'accelerazione (rampa 4 s) 0.080 Nm
Coppia a regime sulla piattaforma 1.02 Nm
Coppia di spunto sulla piattaforma 1.61 Nm
Rapporto pista/ruota 8.25 : 1
Coppia al motore a regime / allo spunto 0.138 / 0.217 Nm
Coppia motore disponibile a 1.7 A 0.77 Nm
Coefficiente di sicurezza motore 3.5
Giri piattaforma / ruota 0.80 / 6.6 rpm
Frequenza passi (16 micropassi) 352 Hz

Il motore passo-passo lavora a pochi giri al minuto con driver silenzioso: nessun riduttore a ingranaggi, quindi nessuna fonte di rumore meccanico oltre al rotolamento della ruota.

6. Ruota di frizione come limitatore di coppia

Grandezza Valore
Precarico molla 20 N
Coppia di slittamento sulla piattaforma 3.96 Nm
Margine sullo spunto 2.5
Coppia massima che il motore potrebbe dare alla piattaforma 5.68 Nm
Forza massima su un ostacolo allo stelo (R 350) 11.3 N
Forza massima su un ostacolo al bordo (R 450) 8.8 N

Se qualcosa blocca la piattaforma, la ruota slitta: la forza sull'ostacolo resta dell'ordine di 1 kg-forza. Il firmware rileva il blocco dal sensore di giro e ferma il motore.

7. Ralla

Grandezza Valore
Portata statica dichiarata (da confermare a catalogo) 200 kg
Momento eccentrico peggiore (carico x2 sui supporti [3, 4, 5]) 11.3 Nm
Momento dovuto alla spinta della ruota 6.6 Nm
Eccentricita' risultante 83 mm (limite 92 mm)
Fattore di picco sulla corona di sfere 1.89
Carico equivalente 53.3 kg
Coefficiente di sicurezza 3.8

8. Stabilita' al ribaltamento

Grandezza Valore
Distanza asse - linea di ribaltamento (8 piedini a R 385) 356 mm
Quota del baricentro (carico x2) 465 mm
Momento stabilizzante 270 Nm
Momento ribaltante da carico tutto su un lato 11.3 Nm
Coefficiente di sicurezza 24
Inclinazione che porta al ribaltamento 36 gradi
Spinta orizzontale in sommita' che ribalta 157 N (~16 kgf)

Il carico sbilanciato e' irrilevante per la stabilita'. Il caso che conta e' la spinta accidentale sul cappello: vedi docs/sicurezza.md per il fissaggio a pavimento consigliato.

9. Colonna e steli

Verifica Valore
Colonna, 100 N in sommita': tensione 5.3 MPa
Colonna, 100 N in sommita': freccia 0.9 mm
Stelo piu' alto, urto 20 N in cima: tensione 43 MPa
Stelo piu' alto, urto 20 N in cima: freccia 13 mm
Stelo, carico x2 appeso al bordo del piattino: tensione 3.7 MPa

10. Consumi

Grandezza Valore
Lunghezza strip LED 2.20 m
Potenza LED (dimmer 80% / 100 %) 16.9 / 21.1 W
Potenza motore + driver 6.7 W
Potenza totale in esercizio 25.1 W
Potenza di picco 51.4 W su alimentatore da 90 W
Energia al giorno (12 h) 0.34 kWh

11. Pezzi smontati

Il varco necessario e' la seconda dimensione del pezzo (passa di taglio dalla porta).

Pezzo Dimensioni (mm) Varco (mm) Massa (kg)
Mezzo basamento 820 x 410 x 110 410 11.3
Mezzo disco inferiore piattaforma 900 x 450 x 18 450 4.2
Mezzo disco superiore piattaforma 800 x 400 x 18 400 3.3
Tronco di colonna 694 x 110 x 110 110 1.9
Semi-cappello 900 x 450 x 150 450 5.0
Supporto satellite piu' alto 800 x 140 x 140 140 0.5

12. Riepilogo verifiche

Verifica Valore Limite Esito
Ingombro: Piattaforma rotante R 450.0 mm <= 450 mm OK
Ingombro: Cappello R 450.0 mm <= 450 mm OK
Ingombro: Basamento R 410.0 mm <= 450 mm OK
Ingombro: Piattino (bordo esterno in rotazione) R 420.0 mm <= 450 mm OK
Ingombro: Borsa di riferimento (spigolo esterno in rotazione) R 436.6 mm <= 450 mm OK
Ingombro totale nello spazio vetrina 900 mm <= 930 mm OK
Luce tra borse adiacenti con 5 supporti 98 mm >= 60 mm OK
Luce tra borsa e collare colonna 210 mm >= 60 mm OK
Franco tra borsa sullo stelo piu' alto e cappello fisso 280 mm >= 60 mm OK
Motore: coppia disponibile / coppia di spunto 3.5 >= 3 OK
Frizione: coppia di slittamento / coppia di spunto 2.5 >= 1.5 OK
Forza massima trasmessa a un ostacolo sullo stelo 11.3 N <= 25 N OK
La ruota slitta prima dello stallo motore 4.0 < 5.7 Nm slittamento < motore OK
Ralla: coefficiente di sicurezza sul carico (carico x2, eccentrico) 3.8 >= 3 OK
Ralla: eccentricita' del carico (nessun distacco) 83 mm <= 92 mm OK
Ribaltamento con carico sbilanciato: M stabilizzante / M ribaltante 24 >= 3 OK
Angolo di inclinazione che porta al ribaltamento 36 gradi >= 10 gradi OK
Spinta orizzontale in sommita' che ribalta 157 N >= 100 N OK
Colonna: tensione con 100 N in sommita' 5.3 MPa <= 50 MPa OK
Colonna: freccia in sommita' con 100 N 0.9 mm <= 5 mm OK
Stelo piu' alto: tensione con urto di 20 N in cima 43 MPa <= 80 MPa OK
Stelo: tensione con carico x2 appeso al bordo del piattino 3.7 MPa <= 80 MPa OK
Alimentatore: potenza di picco / potenza nominale 57% <= 80 % OK
Pezzo 'Mezzo basamento': varco necessario 410 mm <= 750 mm OK
Pezzo 'Mezzo basamento': massa 11.3 kg <= 25 kg OK
Pezzo 'Mezzo disco inferiore piattaforma': varco necessario 450 mm <= 750 mm OK
Pezzo 'Mezzo disco inferiore piattaforma': massa 4.2 kg <= 25 kg OK
Pezzo 'Mezzo disco superiore piattaforma': varco necessario 400 mm <= 750 mm OK
Pezzo 'Mezzo disco superiore piattaforma': massa 3.3 kg <= 25 kg OK
Pezzo 'Tronco di colonna': varco necessario 110 mm <= 750 mm OK
Pezzo 'Tronco di colonna': massa 1.9 kg <= 25 kg OK
Pezzo 'Semi-cappello': varco necessario 450 mm <= 750 mm OK
Pezzo 'Semi-cappello': massa 5.0 kg <= 25 kg OK
Pezzo 'Supporto satellite piu' alto': varco necessario 140 mm <= 750 mm OK
Pezzo 'Supporto satellite piu' alto': massa 0.5 kg <= 25 kg OK

35 verifiche su 35 soddisfatte.

13. Limiti di questi calcoli