Un Motore Con Riduttore

[Guido72]

Salve a tutti,

tempo fà per una applicazione a velocità fissa di un albero rotante ho utilizzato un motore da 1.5HP , trifase asincrono , 1400 rpm .

Tra il motore e l'albero ho inserito un riduttore "homemade" 1:4 (1400>350rpm). La cosa ha funzionato egregiamente anche sotto sforzi "interessanti".

Ora, non posso più contare su una velocità fissa, ma devo poter spaziare da 200 a 1400 rpm AVENDO le stesse performances del precedente sistema (elettronicamente)

Avrei qualche domanda.

1) Avendo inserito un riduttore, ho aumentato la coppia diponibile sull'albero in uscita ? Potenza ? Insomma che parametri ho incrementato ?

2) Per poter ottenere le medesime caratteristiche, ritengo che si debba passare ad una taglia di motore suoperiore ! ma le dimensioni non mi consentono di andare oltre le dimensioni di un classico Motore asinc. trif. taglia 90S.

3) Pensavo ad un motore AC brushless del tipo per mandrini che hanno velocità da 3000 rpm in su. montare una riduzione a cinghia 1:2 per aumentarne le prestazioni (quesito 1) e pilotare con azionamento. Fermo restando il fatto di trovare un motore di dimensioni accettabile..appunto taglia 90 S per asincroni.

Sono immezzo al guado. Chi mi lancia una fune ?

Grazie

Guido

[roberto8303]

rpm min 200 max 1400 = rapporto 7 con inverter vettoriale questo rapporto è ben accetabile infatti 7 hz *7 = 49hz quindi lavori in coppia costante in tutto il range di velocita min-max

Avendo inserito un riduttore, ho aumentato la coppia diponibile sull'albero in uscita ? Potenza ? Insomma che parametri ho incrementato ?

hai diminuto la velocita incrementando la coppia (nulla si crea, nulla si distrugge...tutto si trasforma ) se il tuo 90s da 1,5kw 1400rpm ha una coppia circa di 10Nm all uscita del riduttore avrai 10Nm * 4 * rendimento, quindi circa 4 volte la coppia del motore.

Pensavo ad un motore AC brushless del tipo per mandrini che hanno velocità da 3000 rpm in su. montare una riduzione a cinghia 1:2 per aumentarne le prestazioni (quesito 1) e pilotare con azionamento

i brushless fermo restando le dimensioni di ingombro del 90s Ac hanno potenze molto piu alte, poi non so cosa devi motorizzare e se non ce lo dici credo che sia sprecato un brushless..

[Mirko Ceronti]

Sono immezzo al guado. Chi mi lancia una fune ?

Attento che non Ti lancino la matassa completa senza mantenere il capo opposto al Tuo.....sulla riva

Dunque, il sistema a motoriduttore è detto a potenza costante, dato che diminuendo i giri, cresce la coppia, dalla nota relazione : Potenza = Coppia x Velocità angolare.

Il metodo con inverter invece è detto a coppia costante, ovvero diminuendo i giri la coppia rimane invariata e non aumenta come accadeva col motoriduttore.

Per cui se col motore che ruota a 1000 R.P.M. (si fa per dire un numero) Tu sollevi un carico di 10 Kg, se scendi a 100 R.P.M. (con l'inverter) il peso che puoi sollevare è ancora di 10 Kg, invece se la riduzione avveniva col sistema meccanico del motoriduttore, ora di Kg a 100 R.P.M. ne potevi sollevare 100 e non più solo 10.

Ora in base a questi ragionamenti, valuta un po' Tu le scelte che più Ti si aggradano.

Saluti

Mirko

OOOOPPSS mi scuso con Roberto per essermi sovrapposto al Suo messaggio.

Modificato: 30 aprile 2010 da Mirko Ceronti

[roberto8303]

Attento che non Ti lancino la matassa completa senza mantenere il capo opposto al Tuo.....sulla riva

OOOOPPSS mi scuso con Roberto per essermi sovrapposto al Suo messaggioi

Mirko figurati

Comunque sono ritornato al messaggio perche non mi è chiaro se adesso occorre una velocita finale quindi all ultimo albero di trasmissione da 200 a 1400rpm

oppure come era prima cioe da 50rpm a 350rpm perche ho esaminato quest ultimo caso.

[Guido72]

Grazie di cuore per le informazioni.

Per Mirko. I 10 Nm che hai riportato sono "tanto per dire" o c'è una relazione con il mio motore ? No, perchè se P=Cm x V otteniamo Cm = 1HP(1200w)/1400 =0.8Nm ....... è solo per capire !

Dunque, Vi spiego, il motore fà ruotare un disco da taglio (una specie di sega circolare). Con la soluzione originale, a velocità fissa, e cioè motore 1.5Hp e riduttore 1:4 il sistema lavorava bene.

Ora, devo ottenere le mdesime condizioni di taglio (capacità di taglio), almeno intorno ai 400 rpm, con un motore che

1) non sia più grande del trifase 1.5HP taglia 90S

2) possa variare la velocita da 200 al suo massimo (direi 1500 rpm)

Non potendo più usare una velocità fissa è da escludersi un riduttore (anche variabile) pertanto la coppia che ottenevo col vecchio sistema ora devo ottenerla con il semplice accoppiamento motore/albero 1:1 . Al massimo una riduzione 1:2 utilizzando un motore che abbia almeno 3000 rpm, per avere i 1500 max sull'albero.

L'idea del brushless mi attira per via del fatto che hanno velocità uguali o superiori ai 3000 rpm , il che mi consentirebbe gia una puleggia 1:2 .....

Oppure dovrei adottare un motore con 4 volte la coppia del mio 1.5 Hp con inverter vettoriale.....ma immagino che le dimensioni saranno eccessive.

Grazie per la fune ragazzi, ma ora dovreste aiutarmi ...tirando un pò, qui la corrente è forte!

Guido

[roberto8303]

vado un po di fretta ma voglio chiarire ancora dei punti prima che i tuoi polmoni si riempono di acqua.. :

Dunque, Vi spiego, il motore fà ruotare un disco da taglio (una specie di sega circolare). Con la soluzione originale, a velocità fissa, e cioè motore 1.5Hp e riduttore 1:4 il sistema lavorava bene.

Ora, devo ottenere le mdesime condizioni di taglio (capacità di taglio), almeno intorno ai 400 rpm, con un motore che

1) non sia più grande del trifase 1.5HP taglia 90S

2) possa variare la velocita da 200 al suo massimo (direi 1500 rpm)

il disco deve ruotare da min 20rpm a 400rpm?

oppure deve ruotare da min 200rpm a 1400rpm??

io penso sia la prima in quanto prima c era il riduttore tra motore e disco.Confermamelo.

Per Mirko. I 10 Nm che hai riportato sono "tanto per dire" o c'è una relazione con il mio motore ? No, perchè se P=Cm x V otteniamo Cm = 1HP(1200w)/1400 =0.8Nm ....... è solo per capire !

la formula per la coppia non è quella inversa per la potenza. è : Coppia= potenza (in watt)/velocita angolare

la velocita angolare te la ricavi cosi: velocita ang= 6,28*rpm /60= 6,28 *1400/60= 146,5

quindi

motore da 1hp = 0,75 kw o 750watt non 1200!

allora 750/146=5,13Nm

in ultimo, secondo me resta tutto come hai montato cioe riduttore e motore tipo 90s, installa un inverter per variare la velocita del motore e quindi del disco che variera con quella del motore con rapporto definito dal riduttore cioe 1:4.

[Guido72]

Grazie Roberto,

..ho scritto 1200w perchè il motore è da 1.5Hp non 1Hp.

Ho capito. Io per velocità angolare intendevo i giri minuto....ma non è così.

Ti confermo che la variazione deve andare da 200 a 1500 rpm e devo togliere il riduttore. Percui devo ottenere le stesse caratteristiche di coppia almeno intorno ai 400 rpm (con il riduttore avevo 350 rpm fissi) con il solo motore, o al massimo con una riduzione a puleggia 1:2.

Se uso la riduzione a puleggia 1:2 guadagno in coppia ma dimezzo la velocità max del motore, percui devo usare un motore da 3000 rpm per avere 1500 rpm come max velocità.

Di qui la necessità di un motore più grosso ! ma non ci stò con le dimensioni.

Che mi dici ???

Guido

[Guido72]

....di qui l'idea di un AC brushless.....ma non mi sono ancora mosso per vedere cosa offre il mercato per quelle dimensioni.

Guido

[roberto8303]

percui devo usare un motore da 3000 rpm per avere 1500 rpm come max velocità.

Di qui la necessità di un motore più grosso ! ma non ci stò con le dimensioni

A parita di potenza es 1,1kw=1,5hp tra un 2 e 4 poli, la coppia del 2 poli che ha 3000rpm risulta essere la metà del 4 poli =1400rpm

visto che, per ottenere la stessa coppia di un motore 4 poli il 2 poli dovra essere circa il doppio di potenza, quindi se il 4 poli è da 1,5hp il 2 poli sara di 3 hp, cambia quindi la dimensione fisica del motore e tu non hai spazio.

Altro punto, prima incrementavi la coppia del motore di circa 4 volte grazie al riduttore a discapito della velocita.

Se uso la riduzione a puleggia 1:2 guadagno in coppia ma dimezzo la velocità max del motore, percui devo usare un motore da 3000 rpm per avere 1500 rpm come max velocità.

questo è inesatto da come ho spiegato, a parita di potenza dei motori 1400rpm 3000rpm avresti meta coppia all albero del 3000rpm e quindi con la puleggia 1:2 ti porteresti alla stessa coppia del motore da 1400rpm.

qui l'idea di un AC brushless.....ma non mi sono ancora mosso per vedere cosa offre il mercato per quelle dimensioni.

Io sono preoccupato piu per la coppia necessaria che per le dimensioni.

Devi ragionare in base alla coppia che occorre per alimentare questo disco, esso che diametro ha? peso? cosa taglia?

prima con il riduttore avevi a 400rpm circa 40Nm, se vuoi ottenere questa stessa coppia solo con un motore fino a 1400rpm non lo troverai delle dimensioni del 90s

[roberto8303]

di qui l'idea di un AC brushless.....ma non mi sono ancora mosso per vedere cosa offre il mercato per quelle dimensioni.

il mercato offre molto, basta che fai una ricerca di motori brushless e ne trovi uno che a 3000rpm ti dia circa 20Nm di coppia continua, poi metti la cinghia con puleggie rapporto 1:2, l unico contro è il prezzo...per come la vedo io.

[Guido72]

Ancora grazie Roberto,

le idee cominciano a chiarirsi.

Indipendentemente dai costi ho fatto una ricerca su motori ac brushless. Ne ho trovati di dimensioni e caratteristiche interessanti.

Però, avrei bisogno di un ulteriore aiuto. Sulle specifiche tecniche trovo due (o più) valori di coppia. Quale devo tenere in considerazione ?

Ad esempio, un costruttore propone un motore ac brushless da 15 Nm e 3000 rpm max, il quale potrebbe andar bene. Ma il datasheet riporta sia la "coppia max" che "coppia di stallo" ...... quale devo considerare ??

Inoltre, tutti questi motori dispongono di encoder o resolver che francamente a me non servono (credo). In questo caso l'azionamento del motore VUOLE sentire questa retroazione o posso semplicemnte lasciare il circuito aperto ?

Poi vorrei che qualcuno mi spiegasse la "storia" dei 4 quadranti .... ma forse apro un altro topic.

Grazie a tutti.

PS: ma come si fà matematicamente a sapere di quanta coppia ha bisogno un utensile da taglio (fresa) conoscendone le dimensioni , le caratteristiche, i parametri, il materiale che lavora etc....qualcuno ha una formuletta magica ??

Su vecchi testi di Tlusty , Werk e Koenigsberger (1950/60) trovo solo dei grafici....poco comprensibili.

[roberto8303]

avrei bisogno di un ulteriore aiuto. Sulle specifiche tecniche trovo due (o più) valori di coppia. Quale devo tenere in considerazione ?

bisogna tenere in considerazione la coppia nominale che è sempre piu bassa di quella di picco.

Inoltre, tutti questi motori dispongono di encoder o resolver che francamente a me non servono (credo). In questo caso l'azionamento del motore VUOLE sentire questa retroazione o posso semplicemnte lasciare il circuito aperto ?

L ''azionamento'' o meglio il servoamplificatore non è che vuole , DEVE sentire il trasduttore del motore, propio per il principio di funzionamento del brushless.

Poi vorrei che qualcuno mi spiegasse la "storia" dei 4 quadranti .... ma forse apro un altro topic.

I 4 quadranti di coppia nel tuo caso non occorre utilizzare, servono ad esempio controllare il motore in coppia quando esso eroga coppia motrice per alimentare un carico, ma deve ad esempio tenere in coppia un carico che ha coppia antagonista, esempio tenere in tiro un aspo che tenderebbe a svolgersi, in questo caso controlli in coppia il motore nel ''quadrante'' opportuno in modo che funzioni da freno diciamo cosi.

ma come si fà matematicamente a sapere di quanta coppia ha bisogno un utensile da taglio (fresa) conoscendone le dimensioni , le caratteristiche, i parametri, il materiale che lavora etc....qualcuno ha una formuletta magica ??

si devono conoscere tutte le misure dimensionali del utensile, la tipologia di materiale,la velocita di taglio, la temperatura di lavoro, il tipo di materiale da tagliare, la profondita di taglio, calcolarlo è possibile ma non semplice, di solito e molto spesso per applicazioni non molto importanti, si puo provare un taglio a velocita conosciuta per eseguirlo in modo perfetto a secondo del materiale da tagliare e con una coppia motrice che non sovraccarichi il motore durante il taglio.

[Livio Orsini]

15 Nm e 3000 rpm max, i

15 Nm è il valore di coppia nominale; valore della coppia che il motore può erogare in regime continuativo

3000 rpm è il valore della massima velocità angolare del motore espressa in unità pratiche

Il valore di coppia massimi è il valore di coppia che il motore può erogare per un breve periodo.

Il valore di coppia di stallo è il valore di coppia resistente che stalla il motore, cioè lo blocca.

Inoltre, tutti questi motori dispongono di encoder o resolver...

Questo dispositivo è indispensabile; senza di esso l'alimentatore-regolatore non può funzionare perchè non conosce la posizione del rotore.

Poi vorrei che qualcuno mi spiegasse la "storia" dei 4 quadranti .... ma forse apro un altro topic

E' semplicissimo. 2 quadranti sono iol senso di rotazione; gli altri 2 il senso di coppia: coppia erogata o coppia assorbita. Il primo quadrante hai coppia erogata (positiva) e rotazione dx (positiva per convenzione), nel secondo quadrante hai coppia erogata (positiva) e rotazione sx (negativa per convenzione), nel terzo hai coppia assorbita (negativa) e rotazione sx (negativa per convenzione), infine nel quarto hai coppia assorbita (negativa) e rotazione dx (positiva per convenzione).

Attenzione!, con brushless, inverter e chopper è necessario il gruppo di frenatura resistivo per dissipare l'energia generata dalla coppia assorbita quando il motore funge da generatore, per esempio durante la fasi di rallentaemnto.

[Guido72]

Davvero grazie a tutti.

Ancora un paio di cosette .....

Sapete dirmi dove è possibile reperire dei motori torque di piccole dimensioni ? anche in formato da assemblare, purchè con diametro massimo <100 mm.

E poi, un motore passo-passo non potrebbe fungere da motore torque data la sua caratteristica di "stallo" (mi sà che dico fesserie a go-go!)

In questi motori, quando per esempio posizionano una tavola di una macchina utensile la quale è anche soggetta a forze di reazione dovute all'operazione di taglio, l'alimentatore/azionamento è sempre al massimo ? (scusate il gerco poco professionale...).

Grazie

Guido

[Livio Orsini]

In un motore passo-passo a velocità zero (fermo) la coppia erogata è la massima ammissibile dal motore, è guindi particolarmente indicato per posizionamenti e lavorazioni dove è necessario mantenere la posizione raggiunta. Ovviamente se il motore non è soggetto a sollecitazioni la coppia erogata è praticamente nulla e la corrente assorbita è minima; aumentando la forza applicata all'albero aumenta in modo corrispondente la coppia che il motore dovrà erogare per mantenere la posizione, quindi aumenterà l'assorbimento di corrente.

Modificato: 1 maggio 2010 da Livio Orsini

[Guido72]

Beh ! che dire...grazie ragazzi.

Visto che siete stati così gentili, mi dareste anche una dritta su come calcolare (formuletta semplice ) la forza di spinta generata da una vite del tipo tpn comandata da motore di coppia nota ??

Mi spiego. Esempio.

Motore(1.5hp/1400rpm)--->Riduttore senza fine (10:1)--->riduzione con ingranaggi(2:1)--->vite TPN(passo 4 /d.20mm)---> bronzina che trascina un carico.

Nota la coppia disponibile sull'albero motore e dopo i 2 riduttori, come gestisco i valori per sapere che forza di spinta esercito con la vite ???

Per semplicità, si trascurino le perdite.....altrimenti...mi perdo io

Grazie

Guido

[roberto8303]

Prima di esaminare in pratica i dati che hai riportato, ti consiglio di consultare nella sezione didattica il corso di dimensionamento motori elettrici propio di Livio Orsini, cè propio un esempio pratico con trasmissione a vite senza fine.

[Guido72]

Si Roberto,

ho cercato ma non mi pare di aver trovato il caso specifico. Provo a guardare meglio.

Grazie

Guido

[Guido72]

In effetti cercando meglio ho trovato dei files molto interessanti. Resta il problema che non essendo un matematico vi sono dei passaggi a me oscuri, quali ad esempio il momento di inerzia....

Chi mi dà una mano con l'esempio pratico esposto ???

Grazie

Guido

PS: il carico è da traslare orizzontalmente e verticalmente e scorre su un piano in acciaio con interposta plastica antifrizione lubrificata.

[roberto8303]

ho cercato ma non mi pare di aver trovato il caso specifico

Io utilizzo questa formula per conoscere la forza in kg che esercita una vita a ricircolo

F= 512*C /P

C=coppia del motore o riduttore

P=passo della vite

dal tuo riduttore rapporto 1:10 alimentato da un motore hp 1,5 ora calcolo in maniera approssimativa la coppia risultante.

C= P/velocita ang = 1500/146=10,2Nm

Moltiplico questa coppipa per il rapporto di riduzione piu un 0,95 di rendimento visto il rapporto non alto

10,2*10=102 * 2 (ingranaggio 1:2) =204Nm circa

la velocita della vita risulterebbe essere circa 1470rpm /10 /2= 73,5 rpm

con un passo di 4mm/giro la vita ha una velocita di 294mm/min ==> 4,9mm/sec

Ora calcolo la forza che spinge la vite nel caso sia a ricircolo di sfere utilizzo la formula di sopra

F=512*C/p= 512*204/4=26112 kg *9,8 = 255897Nm per conoscere la forza di una vita trapeziodale ricordo che basta diminure del 50% la forza ottenuta per la vite a ricircolo cioe 255897Nm/ 2=12794Nm per la vita trapeziodale passo 4mm/giro

Questo in linea teorica e approssimativa, in pratica si inseriscono altri fattori quali accelerazione, tipo di materiale, rendimenti ecc ecc e la cosa si fa molto piu complessa

[roberto8303]

ah rileggendo i tuoi dati ho calcolato la forza con un motore di potenza 1500watt cioe un motore da 2hp e non un 1,5hp chiedo scusa.

[Guido72]

Grazie Roberto,

sei molto gentile.

Alla fine hai moltiplicato x 9.8 , questo nel caso di traslazione verticale ?

Guido

[roberto8303]

9,8 per passare da kg a N

[Guido72]

........hai ragione !