Dubbio progettazione riduttori (Potenza motore-riduttore)

Buongiorno a tutti,

ho un dubbio che mi attanaglia da tempo ormai e vorrei fare chiarezza,dato che a me in azienda ognuno sembra dire la sua a riguardo.

Nel progettare un riduttore accoppiato ad un motore da 3 Kw (ad esempio), per il dimensionamento degli organi del riduttore deve essere già previsto un sovraccarico (cioè va progettato come se fosse accoppiato ad un motore di potenza maggiore?). In poche parole i calcoli vanno eseguiti come se il riduttore dovesse essere leggermente sovradimensionato?

Lo chiedo perchè a me hanno sempre spiegato che esiste un fattore di sovraccarico ed il riduttore va sempre progettato alla potenza nominale del motore (cioè applicando la coppia nominale e la velocita nominale in continuo). DI conseguenza superando tale potenza la durata si riduce (un po come avviene per i motori elettrici). Ovvio che è possibile stimare la riduzione di durata (tant'è vero che alcuni costruttori, come ad esempio wittenstain addirittura dicono quante volte è possibile trasmettere una data coppia superiore a quella nominale prima di arrivare a rottura...)

Tuttavia c'è chi in azienda sostiene che se un riduttore deve essere accoppiato ad un motore di 3 Kw ad esempio,va progettato come se dovesse tenere in continuo 4 Kw,il che mi sembra assurdo,ma potrei sbagliare.

CI tengo a conoscere anche altri pareri e punti di vista da chi ne sa piu di me in merito. e da persone esterne alla mia azienda

RIngrazio chiunque volesse rispondere

Vorrei sapere di più sulla tua azienda ,producete riduttori standard in serie?
Da come ne parli penso sia più una scelta di proposta commerciale che una scelta tecnica.

banda bassotti ha detto:

Vorrei sapere di più sulla tua azienda ,producete riduttori standard in serie?
Da come ne parli penso sia più una scelta di proposta commerciale che una scelta tecnica.

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Ne facciamo sia customizzati che di serie...in questo caso si tratta di un progetto nuovo (che entrerà a far parte del catalogo).

E' necessario distinguere due casi:
1) Progettazione di un riduttore di serie del quale non si conoscono le possibili innumerevoli applicazioni in cui verrà utilizzato.
2) Riduttore progettato espressamente per un'applicazione specifica.

Nel primo caso, nel calcolo dei riduttori di serie, a catalogo viene definita una coppia riferita ad una certa durata, solitamente da 10000 a 12000 ore secondo il costruttore, considerando però un fattore di servizio fs = 1 (es. riduttore calcolato per 3 kW, motore applicato: 3 kW).
Il fattore di servizio fs, è un parametro che traduce in un valore numerico la gravosità del servizio che il riduttore è chiamato a svolgere tenendo conto, seppure con inevitabile approssimazione, del funzionamento in ore giornaliero, della variabilità del carico e di eventuali sovraccarichi connessi ad una specifica applicazione (vedi tabella allegata).
Esempi pratici:
Motoriduttore per nastro trasportatore con carico uniforme, pochi avviamenti ed 8 ore di lavoro giornaliere;
in questo caso per 3 kW sarà sufficiente un gruppo con la potenza nominale di catalogo corrispondente (fs=1) perchè se consideriamo circa 1800 ore lavorative in un anno, corrisponderà ad una durata approssimativa di 5 anni.
Se la stessa applicazione viene utilizzata su tre turni per 365 giorni all'anno, lo stesso riduttore (3 kW) avrebbe una durata (teorica), sicuramente inaccettabile, di poco più di un anno.
Per questo è necessario passare ad un riduttore sovradimensionato (kW 3 x fs) dove fs potrebbe essere 1.3 - 1.4 per riportarlo ad una durata accettabile.

Nel secondo caso, conoscendo già l'ambiente operativo e le sollecitazioni in gioco, nel calcolo esistono già dei coefficienti che determinano il sovradimensionamento da dare a seconda se è richiesta una durata a tempo o illimitata, per cui in un certo senso è vero il fatto che se hai un'applicazione per la quale sarebbe previsto un fattore di servizio >1 si dovrà progettare un riduttore con un sovradimensionamento tale da soddisfare le esigenze applicative, conosciute, di quella specifica applicazione.
Come ti hanno detto in azienda, in parole povere, calcolando il riduttore per 4 kW ma applicando un motore da 3kW, significa che si tiene già conto di un fattore di servizio fs = 1.3, che probabilmente è quello che è stato già valutato e che tiene conto delle condizioni operative della macchina e degli eventuali sovraccarichi a cui potrebbe essere soggetta e che corrisponderà, in linea teorica ad una durata predefinita.

Ciao Tetrastore, grazie mille per le info.

Certo che avete questo dubbio....lascia perplessi su molte cose.
Per fare riduttori di serie, in molti, soprattutto i cinesi, hanno copiato quelli fatto dagli altri che vanno bene....magari mettendoci la testa. Poi negli anni hanno acquisito tecnici, software e strategie per fare nuove serie a basso costo e maggiore resa.

Venendo a noi, un riduttore custom viene fatto con un fattore di servizio determinato dal committente sulle ore di servizio ben definite.

I riduttori di serie vengono fatti a 10/15mila ore con Fs=1 e con le potenze nominali. Chiaramente uscirà che se variamo il rapporto di riduzione della serie del riduttore cambierà pure Fs.

Mi introduco in questa discussione con una domanda forse banale: con Fs intendete il "fattore di applicazione" Ka della norma ISO 6336?

Con Fs si intende il fattore di sicurezza tra coppia di esercizio e coppia sopportabile dal riduttore. È un concetto più ampio di Ka della ISO 6336 ed è un po' più globale ma concettualmente assomiglia. Si calcola il riduttore con Ka=1 e poi si vede il rapporto tra le coppie per ottenere Fs.
Fs è lineare....Ka ha un effetto sulla verifica in campo logaritmico ....ecco che i concetti non sono proprio la stessa cosa.

Mattymecc ha detto:

Mi introduco in questa discussione con una domanda forse banale: con Fs intendete il "fattore di applicazione" Ka della norma ISO 6336?

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Il fattore di servizio si applica generalmente su qualsiasi applicazione che interessi l’ambito delle trasmissioni, in termini, appunto generici; tuttavia, lo stesso è determinabile per ogni applicazione. In pratica si tratta di coefficienti tabellati, e, nel caso di specie è il costruttore che lo determina, in base a considerazioni specifiche.

Scusate se rispondo solo ora.
Non la vedo esattamente come meccanicamg: Fs per me è il rapporto fra la coppia effettiva che passa per il riduttore (o una qualsiasi trasmissione a cinghie, catene, ecc...) e quella nominale.
Un coefficiente di sicurezza invece rappresenta "quanto si è distanti" dalla rottura di un componente quando questo opera nelle condizioni per le quali è stato progettato.

Mattymecc ha detto:

Non la vedo esattamente come meccanicamg: Fs per me è il rapporto fra la coppia effettiva che passa per il riduttore (o una qualsiasi trasmissione a cinghie, catene, ecc...) e quella nominale.
Un coefficiente di sicurezza invece rappresenta "quanto si è distanti" dalla rottura di un componente quando questo opera nelle condizioni per le quali è stato progettato.

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E' corretta l'esposizione di @meccanicamg; il fatto che tu abbia associato "fattore di sicurezza" esposto sopra, al tuo "coefficiente di sicurezza", ti ha portato fuori strada.

Il fattore di servizio o fattore di applicazione del carico KA (application factor) appartiene ai cosiddetti coefficienti di sovraccarico ed ha la funzione di “correggere” la forza tangenziale Ft scambiata fra i denti per tener conto delle condizioni di funzionamento della macchina motrice e di quella utilizzatrice.
Questo coefficiente, noto anche come fattore dinamico globale, fa riferimento alle condizioni generali di funzionamento dell’intera trasmissione, inclusi alberi, giunti, supporti… e agli effetti dinamici a esse legati.
Nella pratica, è sempre stato scelto sulla base di tabelle semplificate (simili a quelle riportate in un post precedente) tramite le quali si andava a determinarne un valore orientativo, intersecando le righe della tabella stessa, cioè le caratteristiche di funzionamento del motore con le corrispondenti colonne, le caratteristiche di funzionamento della macchina azionata (carico uniforme, sovraccarichi leggeri, sovraccarichi forti).
Oggi, l’unico riferimento sulla possibilità di effettuare un calcolo specifico del fattore di applicazione KA è quello relativo alla normativa ISO 6336, Parte 6 [5], nell’ambito della quale è stata proposta una procedura di calcolo, basata sul concetto di carico equivalente (nei termini della vecchia, ben nota e universalmente adottata Legge del danno cumulativo o di Miner), applicabile al caso in cui sia disponibile uno spettro di carico per l’ingranaggio in esame, in termini di valori della coppia trasmessa. In questo caso, il valore del fattore di applicazione del carico KA si ottiene dal rapporto fra il carico equivalente e il carico nominale di servizio e in questo modo è possibile fornire una stima della condizione di sovraccarico dell’ingranaggio già in fase di progetto.

Innanzitutto devi distinguere tra la potenza richiesta all'albero lento e quella resa all'albero veloce (tenendo conto del rendimento).

Supponendo che tu l'abbia già fatto,in funzione del tipo di applicazione e del contesto, si determina il fattore di servizio necessario, che corrisponde al grado di sicurezza che si intende conferire al progetto. Qui ci si basa molto sull'esperienza, dati storici/sperimentali. Non sempre purtroppo si hanno dati/cicli standard (dovresti basarti sulle caratteristiche della macchina motrice e comandata). Se non consideri il fattore di sicurezza hai comunque una coppia nominale "ideale" (in continuo con FS=1) che puo tollerare il tuo riduttore, ma sei comunque in condizioni ben lontane da quelli "reali" quindi potresti sovrastimarne la durata. Ricorda che i motori pssono lavorare per certi intervalli ad una potenza superiore per un certo tot di minuti (in S2 ed S3)

Inoltre per evitare coppie di avviamento troppo spinte il motore deve essere "tagliato" il piu possibile sull'applicazione in esame (evitare sovradimensionamenti eccessivi),specie se ci sono molti avviamenti all'ora.

Comunque ,fatti i dovuti calcoli preliminari, se si tratta di una serie di riduttori. Andrebbe validato sempre il modello con sperimentazioni o al più cedendo ai clienti dei "campioni" da testare (ovviamente dotando l riduttore dell'opportuna sensoristica).