Calcolo vita cuscinetti

Francesco_97

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1761645397258.png
Ciao a tutti,
sto cercando di calcolare la vita dei cuscinetti di un riduttore ad assi paralleli schematizzato (male) nella figura allegata.
Quello rappresentato è solo metà del riduttore, in quanto simmetrico rispetto all'albero di ingresso.
All'estremità dell'albero di uscita è presente una ruota di diametro 660 mm con una velocità di rotazione imposta e un carico applicato di 750 kg.
Nota la velocità di rotazione della ruota (il veicolo si sposta a velocità costante su terreno non asfaltato) ho calcolato la potenza di rotazione alla ruota tramite il foglio excel allegato (ho qualche dubbio sul coefficiente di resistenza al rotolamento).
Nota la potenza ho calcolato la coppia e quindi i carichi sui cuscinetti di ciascun albero per mezzo delle formule riportate sul manuale di meccanica della SKF (immagine allegata).
Le ruote dentate hanno modulo pari a 3 e angolo di elica di 9°.
Mi chiedo come considerare entrambi i carichi per il calcolo della vita dei cuscinetti, cioè come considerare sia i carichi che derivano dall'equilibrio della trave che quelli derivanti dalla potenza di rotazione.
Potrei aver dimenticato qualche dato, in tal caso posso condividere altri dettagli.
Grazie mille in anticipo a chi mi aiuterà
 

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TETRASTORE

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Alcune domande:
- il veicolo ha le ruote gommate?
- Procede solo in linea retta o deve anche sterzare?
- Il terreno, non asfaltato, è lineare o presenta asperità od avvallamenti?
- La motorizzazione è una sola e comanda entrambi i riduttori?
- Hai considerato il tempo di accelerazione e la sua influenza per raggiungere la velocità nominale?
 

Francesco_97

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Ciao Tetrastore,
- Si, il veicolo ha le ruote gommate, ecco la sigla dello pneumatico: 26x12.00-12 TVS LG18 8PR;
- In prima analisi solo in linea retta
- Viene considerato senza asperità e avvallamenti;
- Si, è presente un solo motore elettrico con in serie un riduttore epiciloidale (non ho dati sul motore elettrico, per questo sto partendo dall'albero in uscita) che dà il moto in ingresso;
- Per adesso no, ma in un secondo momento mi piacerebbe fare anche quell'analisi.
 

Francesco_97

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L'albero di uscita presenta due cuscinetti a rulli conici mentre la ruota oziosa due cuscinetti a sfere
 

TETRASTORE

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Ok per i dati di applicazione che hai fornito. Per quanto concerne il coefficiente d'attrito da adottare io considererei un valore di 0.07 - 0.1, che però può assumere una certa variabilità anche in funzione del gonfiaggio delle gomme. In questa discussione (dal post #33) trovi vari spunti sul calcolo di una traslazione simile alla tua ma con velocità nettamente inferiore, per cui devi considerare la grande influenza dell'accelerazione, perchè è determinante nel calcolo della forza e quindi della coppia da applicare.
In quest'altra (dal post #170) puoi trovare i consigli sul calcolo dei cuscinetti, considerando le reazioni dovute alle risultanti imposte dalle varie direzioni dei carichi, riferite sia alla posizione dei punti di applicazione che all'orientamento derivante dall'inclinazione dell'elica.
Nel tuo caso, alle risultanti dei carichi su ciascun cuscinetto dovute ai carichi interni, dovrai sommare anche le nuove risultanti sui supporti in funzione dei carichi applicati sull'albero (porta ruota) in uscita al riduttore, tenendo in considerazione le distanze del carico esterno relative a ciascun cuscinetto.
Esamina i riferimenti che ti ho dato, poi chiedici ulteriori delucidazioni sugli eventuali dubbi che ti potranno sorgere.
 

Francesco_97

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Ok per i dati di applicazione che hai fornito. Per quanto concerne il coefficiente d'attrito da adottare io considererei un valore di 0.07 - 0.1, che però può assumere una certa variabilità anche in funzione del gonfiaggio delle gomme. In questa discussione (dal post #33) trovi vari spunti sul calcolo di una traslazione simile alla tua ma con velocità nettamente inferiore, per cui devi considerare la grande influenza dell'accelerazione, perchè è determinante nel calcolo della forza e quindi della coppia da applicare.
In quest'altra (dal post #170) puoi trovare i consigli sul calcolo dei cuscinetti, considerando le reazioni dovute alle risultanti imposte dalle varie direzioni dei carichi, riferite sia alla posizione dei punti di applicazione che all'orientamento derivante dall'inclinazione dell'elica.
Nel tuo caso, alle risultanti dei carichi su ciascun cuscinetto dovute ai carichi interni, dovrai sommare anche le nuove risultanti sui supporti in funzione dei carichi applicati sull'albero (porta ruota) in uscita al riduttore, tenendo in considerazione le distanze del carico esterno relative a ciascun cuscinetto.
Esamina i riferimenti che ti ho dato, poi chiedici ulteriori delucidazioni sugli eventuali dubbi che ti potranno sorgere.
Grazie Tetrastore, controlleró
 

meccanicamg

Utente Senior
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Ciao a tutti,
sto cercando di calcolare la vita dei cuscinetti di un riduttore ad assi paralleli schematizzato (male) nella figura allegata.
Quello rappresentato è solo metà del riduttore, in quanto simmetrico rispetto all'albero di ingresso.
All'estremità dell'albero di uscita è presente una ruota di diametro 660 mm con una velocità di rotazione imposta e un carico applicato di 750 kg.
Nota la velocità di rotazione della ruota (il veicolo si sposta a velocità costante su terreno non asfaltato) ho calcolato la potenza di rotazione alla ruota tramite il foglio excel allegato (ho qualche dubbio sul coefficiente di resistenza al rotolamento).
Nota la potenza ho calcolato la coppia e quindi i carichi sui cuscinetti di ciascun albero per mezzo delle formule riportate sul manuale di meccanica della SKF (immagine allegata).
Le ruote dentate hanno modulo pari a 3 e angolo di elica di 9°.
Mi chiedo come considerare entrambi i carichi per il calcolo della vita dei cuscinetti, cioè come considerare sia i carichi che derivano dall'equilibrio della trave che quelli derivanti dalla potenza di rotazione.
Potrei aver dimenticato qualche dato, in tal caso posso condividere altri dettagli.
Grazie mille in anticipo a chi mi aiuterà
I carichi sono applicati tutti insieme.
L'albero flette e torce per i sobbalzi e per la coppia di trascinamento.
Come tutti gli alberi vanno studiati con tutte le forze applicate.
Solo in questo modo si possono conoscere le reazioni ai cuscinetti e calcolarne la durata.
 

meccanicamg

Utente Senior
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Ciao a tutti,
sto cercando di calcolare la vita dei cuscinetti di un riduttore ad assi paralleli schematizzato (male) nella figura allegata.
Quello rappresentato è solo metà del riduttore, in quanto simmetrico rispetto all'albero di ingresso.
All'estremità dell'albero di uscita è presente una ruota di diametro 660 mm con una velocità di rotazione imposta e un carico applicato di 750 kg.
Nota la velocità di rotazione della ruota (il veicolo si sposta a velocità costante su terreno non asfaltato) ho calcolato la potenza di rotazione alla ruota tramite il foglio excel allegato (ho qualche dubbio sul coefficiente di resistenza al rotolamento).
Nota la potenza ho calcolato la coppia e quindi i carichi sui cuscinetti di ciascun albero per mezzo delle formule riportate sul manuale di meccanica della SKF (immagine allegata).
Le ruote dentate hanno modulo pari a 3 e angolo di elica di 9°.
Mi chiedo come considerare entrambi i carichi per il calcolo della vita dei cuscinetti, cioè come considerare sia i carichi che derivano dall'equilibrio della trave che quelli derivanti dalla potenza di rotazione.
Potrei aver dimenticato qualche dato, in tal caso posso condividere altri dettagli.
Grazie mille in anticipo a chi mi aiuterà
Una cosa che non torna.
Hai scritto 2 ruote ....ma la macchina ne ha 4 e la resistenza al rotolamento è di 4 ruote anche se solo due sono motrici.
Se scrivi 4 ruote non può dimezzare la potenza installata...qualcosa nelle formule di errato....
 

Francesco_97

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Una cosa che non torna.
Hai scritto 2 ruote ....ma la macchina ne ha 4 e la resistenza al rotolamento è di 4 ruote anche se solo due sono motrici.
Se scrivi 4 ruote non può dimezzare la potenza installata...qualcosa nelle formule di errato....
Ciao Meccanicamg, le altre due ruote hanno un ulteriore motore dedicato.
La difficoltà nel calcolo delle reazioni la ho quando devo trovare X e Y per il calcolo della forza equivalente sul cuscinetto (per considerare sia carico assiale che radiale).
In particolare mi mancano alcuni dati come il diametro della sfera del cuscinetto, il numero di elementi volventi ecc.. (non presenti sul sito skf), necessari per lacolare la "e" del cuscinetto secondo norma ISO 281...
 

Francesco_97

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Sto cercando di rendere il file excel meno incasinato. Non appena lo farò condividerò qui dei calcoli che ho fatto
 

meccanicamg

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Ciao Meccanicamg, le altre due ruote hanno un ulteriore motore dedicato.
La difficoltà nel calcolo delle reazioni la ho quando devo trovare X e Y per il calcolo della forza equivalente sul cuscinetto (per considerare sia carico assiale che radiale).
In particolare mi mancano alcuni dati come il diametro della sfera del cuscinetto, il numero di elementi volventi ecc.. (non presenti sul sito skf), necessari per lacolare la "e" del cuscinetto secondo norma ISO 281...
Non si usano più quei numeri da 50 anni.
Prendi il manuale skf e studiati come si fanno le verifiche.
Tutto tabulato.
Anche online trovi le stesse spiegazioni.
 

Francesco_97

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Ciao Meccanicamg,

ho trovato le tabelle di cui parlavi, grazie mille.
1761815874843.png

Allego i calcoli che ho fatto.
Per ora mi sto concentrando sui due cuscinetti a sfere (cod. SKF 6308) chiamati CUSCINETTO1 e 2 sui fogli allegati.
Procedo calcolando i carichi sui due cuscinetti a rulli tramite la sovrapposizione degli effetti.
Ti ritrovi con i calcoli allegati? (Mi piacerebbe avere un confronto con qualcuno per capire la bontà dei risultati.)

Grazie in anticipo
 

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meccanicamg

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Sto cercando di capire come hai calcolato le cose ma se hai 5,1kW a 346,5rpm non c'è molto da avere numeri diversi.

La geometria degli ingranaggi potrebbe essere questa.


Ovviamente visto che non hai indicato né materiale né larghezza di fasce ruota l'ho imposto io.

Per quanto riguarda le forze abbiamo le tre forze scambiate tra i due ingranaggi come segue. Inoltre abbiamo le reazioni radiali e assiali ai cuscinetti come da immagine seguente.
Screenshot_20251030_211032_Samsung Notes.jpg
Il cuscinetto che porterà il carico assiale può essere uno dei due e solitamente si sceglie quello che ha la reazione radicale minore altrimenti porterà un carico più alto.
Una nota sulle distanze: se b/m=10 e b vale 30 mm direi che è un po' impossibile che le distanze possano essere di 29 mm (b=largezzza fascia ingranaggio e m è il modulo).
Screenshot_20251030_211245_Samsung Notes.jpg
Anche il fattore di sicurezza è molto alto e bisognerebbe capire come hai calcolato le cose e con che criterio.

Mancano delle informazioni.
 
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Francesco_97

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Ciao Meccanicamg,

innanzitutto grazie per la risposta.
In che senso non c'è molto da avere numeri diversi?

Non avevo dato informazioni sulle ruote dentate in quanto sto calcolando la vita dei cuscinetti.

allego un'immagine della ruota dentata su cuscinetti sferici in modo da far capire meglio le distanze.
I due cuscinetti ricevono reazione radiale uguale, nel calcolare la vita del cuscinetto ho quindi considerato quello che riceve sia la reazione radiale che quella assiale.

Nei miei fogli quale intendi come fattore di sicurezza?
 

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meccanicamg

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Ciao Meccanicamg,

innanzitutto grazie per la risposta.
In che senso non c'è molto da avere numeri diversi?

Non avevo dato informazioni sulle ruote dentate in quanto sto calcolando la vita dei cuscinetti.

allego un'immagine della ruota dentata su cuscinetti sferici in modo da far capire meglio le distanze.
I due cuscinetti ricevono reazione radiale uguale, nel calcolare la vita del cuscinetto ho quindi considerato quello che riceve sia la reazione radiale che quella assiale.

Nei miei fogli quale intendi come fattore di sicurezza?
Non c'era molto da avere numeri diversi nel senso che ho ipotizzato fascia 30 mm al posto di 25 reali ma non poteva essere tanto diverso. Più grande voleva dire non avere cuscinetti esistenti e troppo piccino non portava il carico.

I cuscinetti non sono sferici, ma a sfera. I cuscinetti sferici sono degli oscillanti a rulli che lavorano come una rotula.

Sono i miei foghi che hanno Sh e SF che sono i coefficienti di sovradimensionamento.
Ma gli ingranaggi li hai fatti in S275 o in nylon?
Già in C45 non temprato ne cresce 12 volte....

Comunque non mi trovo per nulla on i tuoi numeri. Quindi o ci sono dati sbagliati oppure il modo di procedere o qualcosa non hai detto.
 

CodeWithArjun

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You'll need to combine both loads when finding bearing reactions — use statics to get resultant forces at each bearing from gear and external loads, then use those total reactions to compute equivalent dynamic load P=X⋅Fr+Y⋅FaP = X·Fr + Y·FaP=X⋅Fr+Y⋅Fa for life calculation. Only the final bearing reactions go into the L10 formula.
 

meccanicamg

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Ho usato un altro foglio di calcolo che utilizza la teoria di scienza delle costruzioni con la trave isostatica, quindi ancora più semplice.

Screenshot_20251101_205003_M365 Copilot.jpg
Quindi vuol dire che l'approccio alle reazioni dei miei due figli di calcolo è corretto.
Occorre verificare le tre reazioni in base ai dati inseriti e mi sento confidente nel metodo collaudato.

Allego l'immagine di un mio altro post dove ci sono formule e considerazioni in merito.
1762024815314.png
1762026216192.png
Per arrivare ai risultati si risolve la trave con tre equazioni di equilibrio ricavando così le reazioni ai cuscinetti.

Per come hai montato i cuscinetti ci sarà un leggero gioco assiale e quindi hai usato il metodo di cuscinetti flottanti. Cerniera e carrello si alterneranno di posizione in funzione del senso di rotazione.

Nei tuoi figli di calcolo, per esempio c'è sbagliato il diametro della ruota condotta che dici essere 300mm ma in realtà è 303,74 il primitivo.
Quindi controlla molto bene come hai calcolato i valori. Usa le formule correttamente e verifica come hai calcolato le tre forze di scambio al contatto dente.

Per una ruota elicoidale abbiamo che:
[math]d=\frac{m•z}{cos(\beta)}[/math]
Prima di passare al calcolo di durata ai cuscinetti c'è da vedere il passo precedente.
 
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meccanicamg

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Ora ho compreso a pieno la tua questione.
Lo schema che hai usato nel primo post l'avevo dimenticato perché successivamente hai usato lo schema skf e su quello ragionavo.

Per l'albero di uscita dove c'è la ruota gommata avremo quanto segue.

La trave isostatica che ho usato è puramente quella su cui sono applicate le forze degli ingranaggi e vale per l'albero intermedio.

Nel tuo caso, sul terzo asse dovrai prolungare la trave e aggiungere P.

1762024815314~2.jpg
Quindi dovrai dimenticarti delle formule SKF e risolvere la nuova trave con la scienza delle costruzioni.

Il procedimento è similare solo che avrai nelle equazioni anche P e i suoi momenti che genera.
1762026216192~3.jpg
Usare le formule già pronte vanno bene sono in casi specifici.

Verifica di aver usato correttamente questa formulazione.
 
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Nei miei calcoli sull'albero di uscita ho fatto una sovrapposizione degli effetti.
Ho prima considerato l'albero caricato dalle sole forze dovute all'ingranamento delle ruote dentate e ho trovato la risultante radiale delle forze per mezzo delle formule della SKF.
Ho poi calcolato lo sforzo dovuto al carico sulla trave quindi non considerando il contributo dovuto alla potenza di rotazione ma solo quello dovuto al carico sullo pneumatico.
Trovato il contributo radiale anche di questo secondo caso, ho usato il teorema di pitagora per considerare entrambi i contributi.

Da quello che mi dici, il mio procedimento è sbagliato.

Allego uno schema più specifico del caso studio (non l'ho fatto prima in quanto pensavo bastasse sommare i due contributi tramite teorema di pitagora).
 

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