coppia necessaria x spostare una macchina su ruote

dany1962

Utente poco attivo
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Buongiorno, vorrei che qualcuno mi aiuti in questo problema:
Devo spostare una macchina di 800000 N su ruote del diametro di 220 mm tramite 2 cremagliere con coppia ruote dentate rapporto 1:2,5 ed un riduttore rapporto circa 400
coppia = 800000 x 0.11 = 88000 Nm /2.5 = 31428 Nm /400 =78.5 Nm (coppia motore).
Viene un riduttore enorme.
Cosa mi sono perso o meglio non mi ricordo più come gestire gli attriti in gioco ( ruota ferro su binari in ferro).
Vorrei sapere se posso diminuire il riduttore . qualcuno mi aiuta cortesemente?
 

Stan9411

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800k N cosa sono? Forza verticale data dalla massa del carrello?
 

meccanicamg

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Vediamo di capirci.
Prima cosa manca uno schema.
Poi vediamo chiarisce se dal motore esce un riduttore e poi il pignone/cremagliera.
Il pignone cremagliera non fornisce nessun rapporto di riduzione ... Mai.
Un riduttore riduce i giri e moltiplica la coppia. Sei sicuro che il tuo sia un moltiplicatore di giri?
A che velocità lineare deve andare la macchina?
La macchia na ha ruote di ferro e binario?
Quello che farà tanta coppia sarà l'accelerazione che vuoi imprimere.
Ti ho impostato un carro che pesa 80ton con riduttore i=1000 e diametro ruota 220mm per andare con velocità 1m/min e quindi usare un motore elettrico trifase 4 poli....quindi circa 1450rpm. Rampa accelerazioni in 3secondi per emergenze.
Screenshot_20200316_204945.jpg
Come puoi vedere ci sono alcune cose:
- se le ruote le fai diametro 220mm e solo 4 di cui 2 motrici sono piccole e la pressione di Hertz sul binario è alta. Devi usare ruote temprate, buon materiale legato e fascia larga
- non so se hai bisogno di andare a 1m/min o meno .... O più
- in queste condizioni basta un piccolo motore da 100W

Sul forum abbiamo parlato diverse volte in merito a carri e loro potenza per vincere gli attriti ecc.

Qui
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Calender

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CIao,probabilmente stai facendo un po di confusione...800000 N cosa significa? Che la massa che si muove (carrello+altro) è di 80 tonnellate? In quel caso il motore deve vincere la forza di attrito binario ruote (la coppia di attrito) e le inerzie in gioco (la coppia massima che si desta dipende quanto vuoi che acceleri il sistema).

2 cremagliere con coppia ruote dentate rapporto 1:2,5
Cosa intendi? Tra la cremagliera e il riduttore c'è un treno di ingranaggi il cui rapporto di riduzione è 2,5? (non quello tra pignone e cremagliera,che non esiste,come è stato gia detto sopra...)
 

meccanicamg

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Il tuo sistema è formato principalmente da una massa appoggiata su ruote mossa da una trasmissione.
Quindi per prima cosa devi comprendere il significato di attrito:
- attrito radente che c'è anche nelle ruote, detto anche di primo distacco è quello che c'è fintanto che non slittano le ruote sulla rotaia. Se non ci fosse non potresti dare coppia alle ruote. Può essere statico se si è fermi e dinamico se si è in movimento.
- coefficiente attrito volvente che è una nomenclatura accademica ma con significato non di attrito ma di parametro di deformazione dell'elemento che rotola. Questo infatti nasce su ogni ruota o simile perché si deforma in avanti rispetto al molto, causando una reazione verticale al moto non in asse ruota ma spostata di u.

Screenshot_20200317_001559.jpg
Quindi se tra ruota e binario asciutti c'è un buon coefficiente di attrito statico e dinamico puoi accelerare molto intensamente ed è buona cosa.

Se il coefficiente di attrito volvente risulta alto vuol dire che perderai coppia utile per muovere il carro, indipendente dal fatto che le ruote siano motorizzate o folli (le devi trascinare tutte....e F•u fa una bella coppia da vincere).

Da qui, se hai compreso realmente la spiegazione puoi ripartire a fare il ragionamento per il tuo carro ed affinare la soluzione del problema.

Ricordati di schematizzare sempre le forze perché poi dovrai fare l'equilibrio delle forze e dei momenti per ottenere dei valori.

Successivamente c'è invece il discorso della motorizzazione che deve fare muovere il carro. Un motore, un riduttore a più stadi e poi un pignone che morde sulla cremagliera.
A fare i pignoli, a regime cioè a velocità costante devi vincere solo le varie F•u, mentre nel transitorio di accelerazione avrai a che fare anche con le componenti F•a...avrai inerzie del carro, inerzie della trasmissione....
Screenshot_20200317_003601.jpg
 

dany1962

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Vi ringrazio x le Vs risposte e come chiesto allego piccolo schema dell'applicazioneMOTORIZZAZIONE-MACCHINA.PNG
 

Calender

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Comunque..."giusto per" eh..hai verificato che il carico non infletta o dia problemi alla struttura? (in tal caso considera la possibilità di aggiungere una terza pista :D )
 

meccanicamg

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Comunque..."giusto per" eh..hai verificato che il carico non infletta o dia problemi alla struttura? (in tal caso considera la possibilità di aggiungere una terza pista :D )
Se il telaio è tutto lì....mi siedo io in mezzo e gratto il pavimento.....80ton non potrà reggerle. Fare due conti del telaio e pure un FEM fatto bene.
 

Lupoagain

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Buongiorno,
sto facendo un progetto simile ed ho trovato diversi riferimenti sul forum, tra cui le preziosissime schede di @meccanicamg. Quello che non mi è chiaro è la determinazione del valore di e per il calcolo del coeff. di attrito volvente: applicando la teoria di Hertz mi escono valori inferiori rispetto a quanto calcolato nelle schede, nel caso in oggetto, ad esempio, mi trovo un valore di 1,41 mm contro il valore di 1,90 mm calcolato nella scheda. Eppure quando invece ho trovato una scheda di calcolo della sola pressione di Hertz calcolata sempre da @meccanicamg, mi ritrovo precisamente con i valori da lui indicati.
Grazie a Tutti
 

meccanicamg

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Il calcolo della quantità di e con dato dalla formula:

e = 1,075*Druota*(K/E)^0,5

Ovviamente K è un valore che varia in funzione del materiale e della velocità.
Ecco perché, come spiegato nei vari post dedicati c'è la formula da ruota ferroviaria che dice:

e ≈ 0,13•Druota^0,5

fv = e/(0,5*D)
 

meccanicamg

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Ecco qui il post completo precedente con le spiegazioni.
 

Lupoagain

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Ti ringrazio per la pronta risposta, altri due quesiti, dove posso trovare il coeff. K in funzione del materiale e della velocità? e non dovrebbe dipendere pure dalla larghezza della ruota almeno fino ad un certo punto?
 

meccanicamg

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Ti ringrazio per la pronta risposta, altri due quesiti, dove posso trovare il coeff. K in funzione del materiale e della velocità? e non dovrebbe dipendere pure dalla larghezza della ruota almeno fino ad un certo punto?
Il coefficiente K è detto coefficiente di Stribeck e non lo si trova molto facilmente. Di solito si può trovare qualcosa al Politecnico oppure nelle aziende che hanno sperimentato ruota/rotaia con banco prova. È un po'un segreto aziende diciamo....hanno paura a fare una tabella e diffonderla.
 

Lupoagain

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Mi aspettavo qualcosa del genere. Da ieri sera cercavo qualcosa su tale parametro indicato sulle tue schede ma senza esito. Domani mattina provo a sentire il costruttore. Tra l'altro ho a che fare con ruote rivestite in elastomero su pavimento industriale.
 

meccanicamg

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Mi aspettavo qualcosa del genere. Da ieri sera cercavo qualcosa su tale parametro indicato sulle tue schede ma senza esito. Domani mattina provo a sentire il costruttore. Tra l'altro ho a che fare con ruote rivestite in elastomero su pavimento industriale.
Quindi potrebbe fornirti il valore di e/D ammesso che lo abbia mai tabulato. Di norma veniva tabulato da chi faceva negli anni 70/80 le gru di grosse dimensioni, come italgru e simili.
Purtroppo ai giorni nostri abbiamo perso tante cose che i nostri vecchi hanno sudato per trovare.
 

Lupoagain

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Vorrà dire che prima di metterci la motorizzazione mi costruisco un bel carrello da 45.000 kg con 8 ruote sotto e lo tiro a mano per determinare la forza necessaria.
 

meccanicamg

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Giusto per precisare però il coefficiente di attrito volvente che è quello dell'eccentricità dipende dal diametro, mentre il coefficiente di attrito dinamico (aderenza) dipende dalla velocità del veicolo.
 

Lupoagain

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Giusto per precisare però il coefficiente di attrito volvente che è quello dell'eccentricità dipende dal diametro, mentre il coefficiente di attrito dinamico (aderenza) dipende dalla velocità del veicolo.
Ne approfitto, ma l'eccentricità non dovrebbe dipendere anche entro un certo limite dalla larghezza della ruota? per hertz è così.
Inoltre secondo il costruttore la ruota si abbassa di 3 mm sotto il carico. Tale abbassamento comporterebbe una corda di circa 70 mm. Potrebbe essere interpretata come il doppio di e?
 

meccanicamg

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L'eccentricità in realtà se la guardi calcolando Hertz ha il discorso area di contatto e quindi larghezza. Se stai sufficientemente largo come ruota, non vai al di sotto della pressione limite di contatto e quindi la variazione è pressoché ininfluente.

Se lavori su "gomma" puoi guardare questo post dove si parla proprio di abbassamento....doppia impronta ecc.

Se si abbassa di 3 mm e la corda, cioè la ruota si spiattella 70 mm, si ha che emax=70/2 anche se in realtà sarà leggermente più verso il centro ruota di 1/3. Ma questi valori come ti dicevo vanno fatti al banco con lettura di potenza e celle apposite per l'impronta di pressione a terra. Di solito le gallerie del vento, per le automobili hanno tutti questi dispositivi di lettura.
 

Lupoagain

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Domani vedrò di avere delle indicazioni più precise dal costruttore. Se tutti gli schemi postati sono corretti (e credo proprio che lo siano) e se si abbassa effettivamente di 3 mm hanno sottodimensionato tutto il sistema o quanto meno scelto delle ruote non sufficientemente rigide.