Motoriduttore per valvole a sfera/farfalla

meccanicamg

Utente Senior
Professione: Mechanical engineer manager
Software: SolidWorks, FreeCAD, NanoCAD5, Me10, Excel, LibreOffice
Regione: Lombardia
Sto riguardando i primi conti che ho fatto...e sto notando che ho considerato che entro a 4000rpm nel primo stadio e fin qui va bene. Però poi purtroppo nei vari conti ho considerato la metà dei giri... cioè 2000rpm. Quindi devo rifare i conti.
Allego nuovamente la versione completa e rivista.

Quindi a piena efficienza ho 90Nmm a 4000rpm erogati dal motore e il treno di ingranaggi gira come da tabella seguente:
Screenshot_20201208_210635.jpg
Primo stadio:
Screenshot_20201208_211325.jpg
Secondo stadio:
Screenshot_20201208_211558.jpg
Terzo stadio:
Screenshot_20201208_211829.jpg
Quarto stadio:
Screenshot_20201208_212423.jpg

Come di può vedere avendo lavorato con le coppie e non con le potenze non sono cambiati di molto i risultati. Sono variati i valori per la durata ad usura girando a regime differente.

Ho usato il materiale sinterizzato con modulo elastico e proprietà verosimili.

Come prima abbiamo 3° e 4° stadio che non sono capaci di portare la coppia.
 

Enrico Povolo

Utente poco attivo
Professione: Tecnico Grafico Programmatore
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Regione: Veneto
Scusate, ho dovuto un attimo metabolizzare la situazione.

Ho capito che non si posso prendere mezze misure, proviamo con degli stadi diversi?

Esempio:

1° & 2° stadio = m0.75, b5, z15 - z45x3 - z105
3° stadio = m1, b8, z15 - z30x3 - z75
4° stadio = m1.5, b20, z15 - z15x4 - z45

So che probabilmente le larghezze di fascia non saranno sufficenti...
Se doveste realizzarlo voi, cosa fareste?

Poi avete anche messo in discussione l'affidabilità del sinterizzato, è così critico?
Cosa vorrebbe dire ricavare dal pieno l'ultimo stadio?
 

meccanicamg

Utente Senior
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Regione: Lombardia
Scusate, ho dovuto un attimo metabolizzare la situazione.

Ho capito che non si posso prendere mezze misure, proviamo con degli stadi diversi?

Esempio:

1° & 2° stadio = m0.75, b5, z15 - z45x3 - z105
3° stadio = m1, b8, z15 - z30x3 - z75
4° stadio = m1.5, b20, z15 - z15x4 - z45

So che probabilmente le larghezze di fascia non saranno sufficenti...
Se doveste realizzarlo voi, cosa fareste?

Poi avete anche messo in discussione l'affidabilità del sinterizzato, è così critico?
Cosa vorrebbe dire ricavare dal pieno l'ultimo stadio?
Prima ti rispondo alla domanda meno complicata.
Il sinterizzato si ricava prendendo una polvere, la si mette in uno stampo, la si scalda fino a fusione e poi la si estrae dallo stampo.
A secondo del composto ottieni caratteristiche meccaniche diverse.
Di base la granulometria rimane pressoché presente anche dopo fusione e la sua rottura è di tipo fragile, infatti hai un allungamento percentuale <5% e il carico di snervamento uguale a quello di rottura. Praticamente è come una ghisa.
L'acciaio in barra viene colato e laminato quindi è omogeneo e a grana fine. Gli acciai legati 42CrMo4 e simili sviluppano solubilizzazioni di atomi di varie cose che aumentano la resistenza a fatica, le caratteristiche meccaniche, la temprabilità, la tenacità....e si può anche rettificare e lappare.
 

meccanicamg

Utente Senior
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Regione: Lombardia
Faccio un po'fatica a lavorare con queste curve di questi motori. L'unica curva che mi dice qualcosa di familiare è la N in blu e con quella mi regolo, perché il mio carico ha bisogno di generare una coppia e su quella curva ricavo il regime di rotazione. Se non è così smentitemi.

Screenshot_20201209_223138.jpg
Così abbiamo problema di resistenza a flessione dei denti dei satelliti stadio 3 e 4.
 

meccanicamg

Utente Senior
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Secondo me, si possono fare diversi modi per fare il riduttore. A dire il vero quel motore che hai scelto non è che vada molto bene perché gira troppo alto per la coppia che eroga. Ce ne vorrebbe uno che dia più coppia (200Nmm) a 2000rpm così ci impieghi un po'di più a chiudere ma diminuisci il rapporto di riduzione.

Pensavo per il primo tipo, 50Nm nominali di uscita, mantenendo il motore che hai proposto, di fare uno stadio con due ingranaggi cilindrici e poi un vite senza fine con corona.

Per il secondo tipo, 200Nm nominali di uscita interporrei uno stadio ulteriore a ruote cilindriche.

Screenshot_20201210_000752.jpg
È vero che un vsf ha rendimento 40% circa ma è anche vero che con uno stadio posso fare un rapporto di riduzione molto alto.

Come vedi nel calcolo ci ho messo pure i rendimenti così vediamo anche cosa dissipiamo.

Tieni presente che di tutto ciò c'è solo la precoppia che useresti per i due modelli. Tutto il resto è diverso per via di coppie molto diverse.
 

meccanicamg

Utente Senior
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Errata corrige al post precedente

Secondo me, si possono fare diversi modi per fare il riduttore. A dire il vero quel motore che hai scelto non è che vada molto bene perché gira troppo alto per la coppia che eroga. Sicuramente usando più corrente lo si può fare lavorare meglio.

Pensavo per il primo tipo, 50Nm nominali di uscita, mantenendo il motore che hai proposto, di fare uno stadio con due ingranaggi cilindrici e poi un vite senza fine con corona.

Per il secondo tipo, 200Nm nominali di uscita interporrei uno stadio ulteriore a ruote cilindriche.

Screenshot_20201210_011046.jpg

Nelle formule del post precedente mancava il calcolo della coppia con rendimento sul vsf.

È vero che un vsf ha rendimento 40% circa ma è anche vero che con uno stadio posso fare un rapporto di riduzione molto alto.

Come vedi nel calcolo ci ho messo pure i rendimenti così vediamo anche cosa dissipiamo.

Tieni presente che di tutto ciò c'è solo la precoppia che useresti per i due modelli. Tutto il resto è diverso per via di coppie molto diverse.

Per il primo riduttore da 50Nm in uscita si potrebbe avere la precoppia così:
Screenshot_20201210_005919.jpg
Screenshot_20201210_005943.jpg
E il secondo stadio con vsf fatto così:
Screenshot_20201210_010009.jpg

Alla fine pezzi e potenza che girano son quelli. Certamente se entri ad alti giri devi fare molti stadi di riduzione e risparmi sulla corrente assorbita....ma spendi in ingranaggi.
 
Ultima modifica:

PIETRO2002

Utente Junior
Professione: PROGETTISTA MECCANICO
Software: INVENTOR
Regione: LOMBARDIA
Errata corrige al post precedente

Secondo me, si possono fare diversi modi per fare il riduttore. A dire il vero quel motore che hai scelto non è che vada molto bene perché gira troppo alto per la coppia che eroga. Sicuramente usando più corrente lo si può fare lavorare meglio.

Pensavo per il primo tipo, 50Nm nominali di uscita, mantenendo il motore che hai proposto, di fare uno stadio con due ingranaggi cilindrici e poi un vite senza fine con corona.

Per il secondo tipo, 200Nm nominali di uscita interporrei uno stadio ulteriore a ruote cilindriche.

Visualizza allegato 60273

Nelle formule del post precedente mancava il calcolo della coppia con rendimento sul vsf.

È vero che un vsf ha rendimento 40% circa ma è anche vero che con uno stadio posso fare un rapporto di riduzione molto alto.

Come vedi nel calcolo ci ho messo pure i rendimenti così vediamo anche cosa dissipiamo.

Tieni presente che di tutto ciò c'è solo la precoppia che useresti per i due modelli. Tutto il resto è diverso per via di coppie molto diverse.

Per il primo riduttore da 50Nm in uscita si potrebbe avere la precoppia così:
Visualizza allegato 60270
Visualizza allegato 60271
E il secondo stadio con vsf fatto così:
Visualizza allegato 60272

Alla fine pezzi e potenza che girano son quelli. Certamente se entri ad alti giri devi fare molti stadi di riduzione e risparmi sulla corrente assorbita....ma spendi in ingranaggi.
Credo che abbia gia' imboccato la strada dell'epicicloidale , oppure non puo' cambiare il motore perche' dovrebbe cambiare l'elettronica. Ma sono miei pensieri..
 

Calender

Utente attivo
Professione: Impiegato tecnico
Software: Inventor
Regione: Friuli Venezia Giulia
Buongiorno,ho letto la discussione. Provo a rispondere ad alcune domande:

Non ho previsto alcun tipo di cuscinetto per abbattere al massimo i costi, solo lubrificazione ( consigli? ).

Il ragionamento di abbattimento costi è corretto,tuttavia (come ti hanno già suggerito),conviene interporre tra ruota e perno una bussola/bronzina (autolubrificante magari). Una cosa del genere,tanto per intenderci (1 è la ruota e 2 un sistema con bussole),il perno viene fissato al portatreno (tramite seeger,spallamento o altri sistemi):

1607678585583.png


Talvolta, per compensare errori/disallineamenti ecc si utilizzano dei perni "flessibili" con geometrie complesse (nel tuo caso pero complicheresti il progetto ed aumenteresti i costi per cui non la vedo percorribile come strada in tal senso).

1607677120511.png1607677367033.png

Piccola nota, configurazioni del genere (con cuscinetti a rulli)

1607676817335.png

vengono previste per applicazioni diverse dalla tua (slew drive per escavatori,turbine eoliche ecc..)

Non sono sicuro del dimensionamento, ho fatto un po' di calcoli ma molto blandi. C’erano troppi coefficienti, a me incomprensibili, da tenere in considerazione e ad un certo punto gli ho abbandonati.

Come ti avranno già detto esistono dei configuratori online (come khk o alcuni moduli inseriti nei software CAD) se proprio serve (per questa volta,visto che sei in difficoltà a quanto ho capito) puoi provare a chiedere la versione di prova a kissoft e fare tutto da li...

Non so che tolleranze inserire e dove inserirle (presumo sia meglio lavorare sui pianeti).

Hai dei disegni 2D? Magari vediamo da li (una volta finita la modellazione ovviamente) ;)

Cosa vorrebbe dire ingrandire di 10mm la circonferenza della corona? Cambierebbe qualcosa o resterebbe più o meno invariato il risultato?
Si ridurrebbe un po' la larghezza di fascia?

Accettando anche di scendere rispettivamente a 40Nm e 160Nm..

Di solito non aumenta in maniera sensibile la resistenza a fatica/usura ecc.. inoltre tieni conto che ci sono parametri precisi da rispettare per evitare problemi (come interferenze con conseguenti sovrapressioni,sforzi ecc..)

 

Calender

Utente attivo
Professione: Impiegato tecnico
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Enrico Povolo

Utente poco attivo
Professione: Tecnico Grafico Programmatore
Software: Fusion 360
Regione: Veneto
Ciao a tutti,

scusate il ritardo. Dopo una lunga riflessione, come dice Pietro, ho deciso di rimanere su una riduzione epicicloidale. Anche se una riduzione cicloidale sarebbe molto interessante e mi abbatterebbe molti stampi. Comunque...

A dire il vero quel motore che hai scelto non è che vada molto bene perché gira troppo alto per la coppia che eroga. Ce ne vorrebbe uno che dia più coppia (200Nmm) a 2000rpm così ci impieghi un po'di più a chiudere ma diminuisci il rapporto di riduzione.
Mi aspetto grandi cose da questo motorino, sono sicuro di questa scelta, almeno questa lasciatemela ? ...più che altro ha una ingresso PWM per regolare la velocità, per quello non ci sono problemi. Gestiremo anche delle rampe di accelerazione e decelerazione per limitare gli urti, ecc... e in più mi fornisce 5 impulsi giro che, date le riduzioni, sono sufficienti per determinare la posizione, senza utilizzare alcun tipo di encoder. Un gioiellino


Ciao Calender, grazie per i tuoi consigli. Escluderei comunque questi cuscinetti dato il basso numero di cicli che questi dovranno compiere. Sarebbero l'ideale ma sono abbastanza convinto non siano essenziali. Sicuramente come da vostri consigli metterò una spina H7 HRC60. Molto interessante la rullatura, approfondirò meglio con il mio fornitore.


Ho rianalizzato le forze in gioco per azionare queste valvole e probabilmente ho preteso troppo. Quando ho 100Nm in uscita al 4° stadio sono coperto. Se ci saranno poi necessità diverse ricaverò uno stadio dal pieno.

E quindi sono giunto qui:

1° & 2° stadio = m0.75, b5, z15 - z45x3 - z105
3° stadio = m1, b10, z15 - z30x3 - z75
4° stadio = m1.5, b15, z17 - z17x4 - z51

Secondo voi?

Non mi rimane che decidere le tolleranze. Fusion 360 mi mette a disposizione tre fattori: fattore di spostamento del profilo, gioco radiale e fattore di gioco("Clearance factor", non so come tradurlo).

Come utilizzarli e calcolarli?

Screenshot (8).png

Screenshot (9).png

Screenshot (10).png
 

Enrico Povolo

Utente poco attivo
Professione: Tecnico Grafico Programmatore
Software: Fusion 360
Regione: Veneto
Vi lascio un link del modello, lo potete visualizzare o eventualmente scaricare.
 

PIETRO2002

Utente Junior
Professione: PROGETTISTA MECCANICO
Software: INVENTOR
Regione: LOMBARDIA
Ciao a tutti,

scusate il ritardo. Dopo una lunga riflessione, come dice Pietro, ho deciso di rimanere su una riduzione epicicloidale. Anche se una riduzione cicloidale sarebbe molto interessante e mi abbatterebbe molti stampi. Comunque...


Mi aspetto grandi cose da questo motorino, sono sicuro di questa scelta, almeno questa lasciatemela ? ...più che altro ha una ingresso PWM per regolare la velocità, per quello non ci sono problemi. Gestiremo anche delle rampe di accelerazione e decelerazione per limitare gli urti, ecc... e in più mi fornisce 5 impulsi giro che, date le riduzioni, sono sufficienti per determinare la posizione, senza utilizzare alcun tipo di encoder. Un gioiellino


Ciao Calender, grazie per i tuoi consigli. Escluderei comunque questi cuscinetti dato il basso numero di cicli che questi dovranno compiere. Sarebbero l'ideale ma sono abbastanza convinto non siano essenziali. Sicuramente come da vostri consigli metterò una spina H7 HRC60. Molto interessante la rullatura, approfondirò meglio con il mio fornitore.


Ho rianalizzato le forze in gioco per azionare queste valvole e probabilmente ho preteso troppo. Quando ho 100Nm in uscita al 4° stadio sono coperto. Se ci saranno poi necessità diverse ricaverò uno stadio dal pieno.

E quindi sono giunto qui:

1° & 2° stadio = m0.75, b5, z15 - z45x3 - z105
3° stadio = m1, b10, z15 - z30x3 - z75
4° stadio = m1.5, b15, z17 - z17x4 - z51

Secondo voi?

Non mi rimane che decidere le tolleranze. Fusion 360 mi mette a disposizione tre fattori: fattore di spostamento del profilo, gioco radiale e fattore di gioco("Clearance factor", non so come tradurlo).

Come utilizzarli e calcolarli?

Visualizza allegato 60318

Visualizza allegato 60319

Visualizza allegato 60320
Ho provato a dare un'occhiata:
al 4° stadio la corona da 51 denti non la puoi creare con il metodo dell'inviluppo.
Per quanto riguarda i coefficienti:
Clearance vale 0.25 il modulo e non te ne devi preoccupare e' ricavato usando utensili standard.
Backlash e' il goco sui fianchi dei denti da lasciare perche' in caso contrario i denti non ruoterebbero.
Profile shift e' lo spostamento in piu' o in meno rispetto alla dentatura nominale, si chiama correzione, qui il discorso si farebbe lungo, ma non credo che rientri nel tuo caso, a meno che magari possa essere un metodo per risolvere il problema che ti ho sollevato per il 4° stadio.
 

PIETRO2002

Utente Junior
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Vi lascio un link del modello, lo potete visualizzare o eventualmente scaricare.
Ho dato un'occhiata al modello, un grosso dubbio, come fai a centrare i portasatelliti in asse? Non penserai di fare i centraggi sulle dentature? O mi sono perso qualcosa?
 

PIETRO2002

Utente Junior
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Ho dato un'occhiata al modello, un grosso dubbio, come fai a centrare i portasatelliti in asse? Non penserai di fare i centraggi sulle dentature? O mi sono perso qualcosa?
Per farti capire cosa intendo, prova a vedere il disegno che e' presente nei fogli di calcolo del buon meccanicamg.
 

Enrico Povolo

Utente poco attivo
Professione: Tecnico Grafico Programmatore
Software: Fusion 360
Regione: Veneto
Ho provato a dare un'occhiata:
al 4° stadio la corona da 51 denti non la puoi creare con il metodo dell'inviluppo.
Per quanto riguarda i coefficienti:
Clearance vale 0.25 il modulo e non te ne devi preoccupare e' ricavato usando utensili standard.
Backlash e' il goco sui fianchi dei denti da lasciare perche' in caso contrario i denti non ruoterebbero.
Profile shift e' lo spostamento in piu' o in meno rispetto alla dentatura nominale, si chiama correzione, qui il discorso si farebbe lungo, ma non credo che rientri nel tuo caso, a meno che magari possa essere un metodo per risolvere il problema che ti ho sollevato per il 4° stadio.

Ho scaricato/comprato un plugin per Fusion 360 ("Planetary Gears Maker" di https://www.shwivel.com). Gli inserisco i dati e lui mi crea il tutto. Non so che sistema adotti.

Per quanto riguarda il clearance, vale anche per la creazione dello stampo? Presumo che in questo caso bisogna dargli anche questo valore...
 

PIETRO2002

Utente Junior
Professione: PROGETTISTA MECCANICO
Software: INVENTOR
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A mio pare ti consiglierei di affidarti a qualcuno che ti sviluppi il progetto a dovere, meglio ancora se poi collabora con la ditta che fa i sinterizzati e ti da il riduttore montato chiavi in mano! Apprezzo la buona volonta', ma certe cose non si improvvisano. Le strade che sembrano piu' economiche quasi sempre alla fine costano di piu'. Come ho gia' detto ti ammiro, perche' io non saprei disegnare un circuito stampato.. ma fortunatamente non ho avuto la necessita' o pazzia di doverlo fare..
 

meccanicamg

Utente Senior
Professione: Mechanical engineer manager
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Regione: Lombardia
I valori che ti hanno detto e spiegato sono proprio così. Il tuo problema è che vuoi realizzare i modelli 3d degli ingranaggi in modo veritiero perché li vuoi usare per fare poi gli stampi del sinterizzato....ma non è così: tu puoi modellare l'ingranaggio che vuoi ottenere finito.....poi lo stampistavdeve ingramentate lo scavo negativo del profilo della quantità che sarà il ritiro del sinterizzato. Per questo motivo non puoi pensare in autonomia di creare tutto e pensare che vada bene.
Non hai esperienza sul sinterizzato, negli stampi, negli ingranaggi. Quindi la cosa più sensata è di affidarti agli specialisti di ogni lavorazione...o rischi quasi sicuramente di buttare tutto.
 

meccanicamg

Utente Senior
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Ho provato a dare un'occhiata:
al 4° stadio la corona da 51 denti non la puoi creare con il metodo dell'inviluppo.
Per quanto riguarda i coefficienti:
Clearance vale 0.25 il modulo e non te ne devi preoccupare e' ricavato usando utensili standard.
Backlash e' il goco sui fianchi dei denti da lasciare perche' in caso contrario i denti non ruoterebbero.
Profile shift e' lo spostamento in piu' o in meno rispetto alla dentatura nominale, si chiama correzione, qui il discorso si farebbe lungo, ma non credo che rientri nel tuo caso, a meno che magari possa essere un metodo per risolvere il problema che ti ho sollevato per il 4° stadio.
Senza analisi grafica, come si verifica se è completa o no la tentstura per inviluppo?
Ma se rimane tagliata di elettroerosione seguendo questo profilo non ingrana? Bisogna fare gli smussi sul diametro interno e scaricare?
Screenshot_20201211_203355.jpg
Come si risolve?
Te lo chiedo perché con le dentature interne non ho molte a che fare senonche con le dalle di base della ISB o simili.
 

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