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tecfil

Dimensionamento Motore E Riduttore In Base Al Carico

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tecfil

Ciao a tutti!

Sto cercando di dimensionare una trasmissione, un riduttore ed un motore in modo da far girare l'albero della mia macchina (riguarda un progetto per un esame dell'università).
Io ho calcolato la massa che deve essere messa in rotazione dal mio albero, che in totale pesa circa 42kg. Quello che non riesco bene a capire è come dimensionare la trasmissione e quindi di conseguenza il riduttore ed il motore.
L'unica informazione che sono riuscito ad ottenere riguarda il motore, che deve essere un 4 poli con velocità di 1450 giri/minuto. Ho provato a guardare sul sito della Siemens, ma ci sono tanti modelli e non ho ancora capito bene quale scegliere in abbinata ad un riduttore.
Cercando un po' su qualche libro ho trovato che la trasmissione viene calcolata in base alle velocità ai due estremi, quindi la velocità a cui deve ruotare la mia massa e quella del motore. Ho letto anche il documento di Livio Orsini e mi è stato molto utile:
La mia massa ha una velocità di 1.309 rad/s, quindi 12.5 giri/minuto, mentre il motore ha una velocità di 146.6 rad/s. L'albero a cui deve essere collegata la trasmissione ha un diametro di 55mm.
Il rapporto N è di: 146.6/1.309 = 111,99.
Sapreste indicarmi come procedere per calcolare il rapporto di trasmissione e come ricavare il riduttore? In allegato trovate l'immagine della massa che deve essere messa in moto a velocità costante (la raggiera), e l'immagine della macchina nel suo complessivo.

https://www.dropbox.com/s/zdhjqu89xl691j0/Massa%20in%20movimento.PNG

https://www.dropbox.com/s/5lxdrbajyc26h2d/Complessivo.PNG

Grazie

Buona serata

Ciaoo :)

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Livio Orsini

Il rapporto di riduzione lo hai già ricavato, è quel 111.99 che citi. Purtroppo questo non un rapporto normalizzato, nemmeno se lo arrotondi a 112.

Anche i 1450 rpm del motore sono solo teorici, in pratica lo scorrimento è variabile, in funzione del carico e del motore.

Se ti serve la velocità di rotazione precisa in modo assoluto devi prevedere un motore con encoder ed un inverter vettoriale ad anello chiuso.

Altra cosa da tener presente, per dimensionare motore e riduttore, è l'inerzia che è fondmentale nel determinare la forza durante le fasi di accelerazione.

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tecfil

Ciao!

Grazie per la risposta. Ho controllato nelle proprietà del documento direttamente in solidworks ed ho trovato tutte le proprietà del mio componente:

Massa = 37001.58 grammi
Volume = 5638250.88 millimetri cubici
Area superficie = 1381226.88 millimetri quadrati
Centro di massa: ( millimetri )
X = 0.00
Y = 0.00
Z = 85.91
Asse principale di inerzia e momenti principali di inerzia: ( grammi * millimetri quadrati )
Nel centro della massa.
Ix = (1.00, 0.00, 0.00) Px = 969313144.25
Iy = (0.00, 1.00, 0.00) Py = 969313144.25
Iz = (0.00, 0.00, 1.00) Pz = 1400194673.05
Momenti di inerzia: ( grammi * millimetri quadrati )
Presi nel centro di massa e allineati con il sistema di coordinate risultato.
Lxx = 969313144.25 Lxy = -0.00 Lxz = -0.00
Lyx = -0.00 Lyy = 969313144.25 Lyz = 0.00
Lzx = -0.00 Lzy = 0.00 Lzz = 1400194673.05
Momenti di inerzia: ( grammi * millimetri quadrati )
Al sistema di coordinate di output.
Ixx = 1242381609.09 Ixy = -0.00 Ixz = 0.00
Iyx = -0.00 Iyy = 1242381609.09 Iyz = -0.00
Izx = 0.00 Izy = -0.00 Izz = 1400194673.05
Io so che l'accelerazione angolare può essere calcolata come il rapporto tra momento torcente e momento angolare. Il momento torcente però non riesco a calcolarlo perché non so l'intensità della forza che deve essere applicata per mettere in moto la mia massa.
Come potrei proseguire per dimensionare il tutto correttamente?
Grazie
Ciao :)

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Livio Orsini

Non capisco cosa vuoi dimensionare.

L'accelerazione dovrebbe essere un parametro che conosci o che è imposto dal sistema.

Il motore lo dimensioni in base alla coppia richiesta.

Il riduttore lo dimensioni anc'hesso in base alla coppia ed al rapporto.

Ma il tuo è un esercizio teorico o è un'appalicazioen pratica?

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tecfil

Ciao!

La mia é una applicazione pratica ma per un progetto d'esame universitario. La macchina disegnata in solidworks è stata realizzata per un'applicazione reale ma non verrà mai costruita dal vivo, però tutti i calcoli sono stati impostati in modo che la macchina possa funzionare correttamente nella realtà.

Io in base alle specifiche richieste ho calcolato la velocità angolare che deve avere la mia macchina, e da quella ho ricavato la velocità in giri al minuti, cioè 12.5 giri/minuto. So che il motore da scegliere su catalogo é un 4 poli a velocità di 1480 giri/minuto, io ora devo scegliere il motore da catalogo, scegliere il riduttore da catalogo e scegliere la trasmissione per fare in modo che la macchina giri alla velocità desiderata.

Non avendo però mai dimensionato una trasmissione mi trovo un po' in difficoltà nel calcolo di tutti i parametri necessari. Ho seguito un corso all'università sugli azionamenti meccanici, però per risolvere gli esercizi partivamo con dati conosciuti, invece in questo caso devo ricavarmi tutto da zero.

L'accelerazione posso calcolarla come velocità su tempo, però io non conosco il tempo di avvio della macchina. So che la macchina deve arrivare a quella velocità e poi mantenerla costante, quindi il tempo di avviamento posso deciderlo io.

Grazie ancora per l'aiuto
Ciao :smile:

Edited by tecfil

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tecfil

Forse sono riuscito a fare un passo in più!

Sapendo che ogni singolo braccio della macchina deve compiere un giro completo di 2Pi, e sapendo che la sua velocità angolare è di 1.309 rad/s ho calcolato il tempo impiegato a completare la rotazione, ovvero T=4.8s

Adesso con questo tempo mi sono ricavato l'accelerazione angolare, che è uguale al rapporto tra velocità e tempo, quindi 1.309/4.8 ed ottengo a=0.272 rad/s^2.

Adesso conoscendo l'accelerazione mi conviene dimensionare prima il motore e poi il riduttore giusto?

Grazie mille

Ciaoo :)

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Livio Orsini

Ti stai facendo delle inutili complicazioni.

Il riduttore lo dimensioni in base al rapporto di velocità ed alla coppia necessaria all'albero di uscita.

Quanta coppia necessita alla tua "ruota" per girare a quella velocità?

Se si trattasse di un semplice volano, una volta raggiunta la velocità di lavoro, sarebbe necesaria solo una coppia per vincere gli attriti. Quello sarebbe il valore di coppia motrice dell'albero di uscita del riduttore ed è l'unico parametro, oltre al rapporto di riduzione, che serve a dimensionare il riduttore.

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tecfil

Ciao!

Grazie per la risposta e per l'aiuto. Oggi pomeriggio trovando online il catalogo dei riduttori dell'azienda Bonfiglioli, in cui viene spiegato passo passo come scegliere un riduttore, sono riuscito a fare qualche calcolo in più. Volevo sapere se secondo voi il ragionamento può essere corretto, oppure se sono sulla strada sbagliata. A pagina 10 di questo catalogo è spiegato passo passo come scegliere un riduttore.

http://www.bonfiglioli.it/media/filer_public/47/b9/47b930a0-885f-4cff-a787-837ef074e84a/br_cat_vfw_std_ita_r00_0.pdf

1) Ho determinato il servizio fs in cui mi trovo, impostando come valore 1.2 (suppongo di essere in S1).

2) Ho determinato la coppia di inerzia del carico, data dal prodotto tra momento inerzia e accelerazione angolare, risultato 0.85 Nm

3) Ho calcolato la coppia resistente data dal prodotto tra coppia inerzia carico e rapporto di trasmissione, risultato: 94 Nm

4) Ho determinato la coppia di calcolo, data dal prodotto tra coppia resistente e valore fs, risultato 114 Nm

5) Ho selezionato il riduttore in modo che sia adatto al motore da 1400 giri/minuto e sia adatto al mio rapporto di trasmissione, nello specifico rapporto di trasmissione supportato 114, mentre coppia nominale 185 quindi maggiore della mia.

Fatto questo ho calcolato la potenza necessaria per mettere in moto la macchina, data dal prodotto tra coppia resistente e velocità angolare della macchina, risultato 0.126 Kw.

Quindi ho scelto un motore compatibile con il riduttore, da 4 poli con velocità 1400 giri/min e che abbia una potenza superiore, alla fine ne ho trovato uno da 0.35 Kw.

Può andare come ragionamento? :D

Grazie mille

Buona serata

Ciaoo!

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Livio Orsini

Non mi metto certo a rifare i calcoli che hai fatto tu. Non so se hai considerato il rendimento del riduttore.

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Carmelo Di Martino

Buongiorno,

sono fresco di iscrizione, ma ho letto il regolamento, e siccome ho un problema molto simile, mi aggrego alla discussione (spero di non sbagliare).

Devo dimensionare un motoriduttore per muovere un carrello a trazione diretta su ruota.

Il collegamento è il seguente: Motore -> Motoriduzione -> Coppia di ingranaggi -> Ruota

Leggendo il documento del Sig. Orsini "dimensionamento motore", sono riuscito a impostare un foglio di calcolo su Excel del quale allego un'immagine.

Non chiedo il controllo delle formule, ma semplicemente qualche chiarimento:

a) nel calcolo della coppia richiesta a regime, ho considerato l'attrito volvente (in quanto a regime). è sbagliato? Bisogna considerare l'attrito radente?

b) Nel calcolare le coppie di attrito (con la formula "somma attriti * vel. angolare"), è nece ssario convertire il risultato per portarlo a Nm? Se si, come?

c) Nel calcolo della coppia di inerzia, il risultato calcolato è espresso in Nm? o bisogna convertire anch'esso? Se si, come?

d) I risultati delle coppie resistenti, si riferiscono tutti al motore o alla ruota? A quanto ho capito, dovrei riferire i miei risultati al motore (escludo quindi sia motoriduttore che ingranaggi)

Sono sicuro di sbagliare qualcosa, perchè usando un programma di riferimento, ho valori molto lontani rispetto ai miei, e vorrei capire dove è l'errore.

 

Ringrazio in anticipo e mi scuso qualora avessi mancato qualche regola.

dim_mot.PNG

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Livio Orsini
29 minuti fa, Carmelo Di Martino ha scritto:

sono fresco di iscrizione, ma ho letto il regolamento, e siccome ho un problema molto simile, mi aggrego alla discussione (spero di non sbagliare).

 

Forse il regolamento non lo hai letto bene perchè altrimenti sapresti che non ci si può accodare ad altre discussioni anche per problemi indentici, questo per evitare confusione nelle rispsote.

Accodarsi poi ad una discussione ferma da oltre 5 anni rischi di essere ingorato.

Apri, se vuoi, una nuova discussione per il tuo problema.

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Guest
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