Progetto Riduttore

ecco il file CAD con il cuscinetto 30202, ora la lunghezza totale dell'albero è 93,2mm. Ti allego anche il file Step. Come mai non esistono distanziatori per cuscinetti con diametro interno da 15mm?

Cosa intendi per "distanziatori"? I distanziali si fabbricano di tornitura da tubo o da pieno con le misure che meglio servono ma non esiste un pezzo commerciale già pronto. Eventualmente ci sono delle rondelle a rasare che sono dei dischi sottili spessore 0,05mm 0,02mm e 0,1mm che servono per regolare i giochi .... però è roba da orologiai.
Ti consiglio, per meglio garantire il pacco assiale, di fare la lunghezza dell'albero con linguetta più corto di 0,5mm in modo che si crea aria e il distanziale sei sicuro che assialmente spinge sulla ruota e non sulla battuta dell'albero.
Altra cosa è la sede della linguetta che non può essere ricavata per elettroerosione....quindi la cava ha il raggio agli estremi.
La linguetta di conseguenza potrà essere raggiata come la cava oppure più corta, pari alla lunghezza rettilinea senza raggi.
Altro errore che hai fatto è che il seeger deve stare in battuta sullo spallamento di cava verso l'esterno, perché come hai fatto tu ha ancora aria e il seeger si sposta e tutto ciocca.
Ti ricordo che comunque non sono indispensabili i seeger sull'albero se montare tutto correttamente come nell'esplosione originale Tramec.

Giusto per dare un'idea del processo tecnologico, le sedi per linguetta negli alberi si fanno con fresa a candela così

Quindi per forza di cose rimane il raggio in cima e in cfondo alla cava.
Se si usa una fresa molto più piccola della larghezza della cava è possibile fare 4 raggiature al rettangolo principale e guadagnare in lunghezza utile per trasmettere coppia.

Mentre gli anelli elastici detti seeger devono sempre stare in pressione non mollo, quindi l'aria è dal lato oggetto da contenere.

Ho sistemato la disposzione degli anelli seeger. però c'è una cosa che non capisco per quanto riguarda la linguetta: la linguetta viene dimensionata valutando solo la sua lunghezza, e ciò l'ho fatto utilizzando la formula presente nell'allegato dove d è il diametro dell'albero, h è l'altezza della linguetta, Mt è il momento torcente agente, pamm è la pressione ammissibile del materiale( per un acciaio 34CrNiMo6 è coerente un valore di 175 MPa?); ho ottenuto un valore minimo di 17,63 mm, e quindi ho scelto una lunghezza della linguetta pari a 18 mm. Ora quello che non capisco, per quanto riguarda la cava sull'albero, se la lunghezza di 18 mm deve essere quella che ho indicato con L1 o la lunghezza indicata con L2 nel disegno allegato? inoltre il valore di R1 è tabellato o viene scelto in modo arbitrario? Inoltre la cava della linguetta è raccordata anche nella parte interna (dove è indicato R2) oppure no?

le sedi linguetta sono normate sia per quanto riguarda i raggi che per quanta riguarda la tolleranza.
il valore R1 è la meta della larghezza, non può essere diversamente.
la parte della linguetta che lavora è la parte dritta, L1, infatti tra mettere una linguetta tipo A o tipo B cambia poco


in questo sito http://www.mbike.it/cv/ , ex tecnocentro, trovi un excel con il dimensionamento delle chiavette/linguette, più altri utili come il visualizzatore di accoppiamenti e il dimensonamento delle sedi per seeger (che ti servirà a quanto ho letto)

Grazie del link, però non capisco come funzioni il foglio excel. Nel mio caso per un albero di 17 mm, σamm pari a 400 MPa e una lunghezza utile pari a 18 mm, mi restituisce che la massima coppia trasmissibile è pari a 70,48 Nm, mentre io ne devo trasmettere 90 Nm.

ma non era 275 MPa nel post precedente?
parliamo della stessa tabella?

Sisi il foglio excel è lo stesso. Dagli appunti che possedevo sui collegamenti albero-mozzo, la lunghezza minima della linguetta viene dimensionata con la formula che ho postato, e gli appunti riportano che pamm è compresa tra 100 MPa e 250 Mpa, e io ho assunto come valore 175 MPa. Da quella formula ottengo che l minimo è pari a 17,83 mm e io ho preso 18 mm.

Il dimensionamento e verifica linguette le puoi trovare in diverse trattazioni. Anche sul forum trovi miei appunti. Comunque vale la pena riproporre il dimensionamento di linguette.

I calcoli sono i seguenti:


Tenendo presente che il materiale delle linguette in C45 ha caratteristiche meccaniche la metà del 34CrNiMo6, facciamo la verifica solo della linguetta in materiale "tenero". Inoltre ho preso RS=500MPa ma una 5x5 ha 565MPa.

Quindi basta una linguetta 5x5 lunghezza totale L*=16mm. Se la usi più lunga aumenti il fattore di sicurezza.
Tieni presente che essendo arrotondata il tratto utile L è 11mm.

PS.: Ho preso per buoni 90Nm....senza verificare la quantità.

Boh non so proprio. Eppure la formukata che ho utilizzata per valutare la lunghezza della linguetta è quella che tu usi per la verifica a pressione, in quanto sei partito a dimensionare considerando le forze di taglio agenti. La formula che ho utilizzato è lmin>4*Mt/d*h*pamm che equivale a lmin>2*Ft/h*pamm, e poiché t1 è circa uguale ad h/2, abbiamo la stessa formula. Non so proprio, conunque rifarò i calcoli con le tue formule, grazie ancora!

Devi controllare che valori usi di caratteristiche meccaniche dei materiali e coefficienti di sicurezza.

Come ti avevo scritto qualche post precedente, ti ho detto che spesso sui riduttori di serie di piccole/medie dimensioni si tende a piantare gli ingranaggi con interferenza relativa, al fine di aumentare la capacità portante, indurre compressione nell'albero che mitiga flessione e torsione.
Se usi ruota e albero in 34CrNiMo6 o materiale equivalente, temprato e rinvenuto a 400°C circa ottieni un carico di snervamento alto.

Quindi ti riporto le formule di calcolo per l'analisi di interferenza, sollecitazioni e coppia trasmissibile.


Quindi, giusto per vedere cosa succede, nel tuo caso occorrerebbe avere una fascia più larga o un materiale con alto Rp0,2 per riuscire a trasmettere 90Nm. Entrambi bonificati e rettifica sulla zona di accoppiamento e un riscaldo della ruota di almeno 363°C e una spalmata di grasso grafitico e poi un bel calettamento con successivo raffreddamento.

Meccanica scusami ma c'è una cosa che proprio non capisco per i cuscinetti a rulli conici.
Nel disegno che ti ho allegato ho la mia situazione sull'albero intermedio. La forza assiale (Data dalla differenza fra le forze assiali generate dalle due ruote a denti elicoidali montate su questo albero) è diretta come in figura. Una cosa che non riesco a capire proprio è in questo caso quale dei due cuscinetti, se quello di destra o quello di sinistra, lavora per reggere la spinta assiale, io ho pensato che dovrebbe essere quello di sinistra in quanto le reazioni che il cuscinetto scarica sulla struttura esterna hanno la direzione indicata in figura (Ra).
Inoltre ti volevo chiedere dove poter studiare il funzionamento dei cuscinetti in questo senso, se esiste delle dispense o qualche libro.

Inoltre volevo chiederti se esistono soluzioni alternative per fare andare i cuscinetti in battuta al posto degli spallamenti dell'albero, se ad esempio è possibile utilizzare gli anelli seeger per bloccare un cuscinetto, sia a destra che a sinistra.

Come hai detto tu, sull'albero intermedio hai due ingranaggi con medesimo senso di elica. Ruotando nella stessa direzione ed essendo una ruota condotta e una ruota motrice otterrai che le forze assiali saranno con verso opposti, quindi in modulo si sottraggono. La freccia della forza assiale risultante sarà o a destra o a sinistra e per forza di cose spinge sul cuscinetto che c'è da quella parte.
Ti allego il catalogo specifico che SKF distribuisce tramite un suo rivenditore.
In sostanza le formule che gestiscono la coppia di cuscinetti sono queste:

Una guida indispensabile che uno studente di ingegneria meccanica deve avere sono i quaderni di formazione gratuita di SKF e soprattutto "Elementi di meccanica delle trasmissioni" che si trova anche in PDF sul sito, altrimenti te lo mandano gratis a casa stampato e rilegato. Si può richiedere anche il catalogo cuscinetti per studenti che ha le cose spiegate per bene.

Per quanto riguarda il montaggio da voi richiesto, e possibile prendere una barra rettificata del diametro dei cuscinetti e farci le 4 cave per anelli seeger e bloccarci i cuscinetti. In modo analogo anche per il bloccaggio nel mozzo è possibile realizzare le battute con i seeger normali o speciali.
Tutta la capacità di carico assiale del seeger è qui.

In alternativa, sui cataloghi seri c'è già il valore in kN assiali di capacità di carico.

Certo che questo sistema è un po' poco preciso però potrebbe essere usato parzialmente.

Ti allego le tabelle dei seeger per alberi e per mozzi con forza assiale limite:


Poi alla bisogna ci sono le versioni rinforzate che sono più spessi e servono per applicazioni più gravose.

Capito, domani leggo i quaderni della SKF e vedo che riesco a capire.
Poi un altro problema che ho è il dimensionamento dei collegamenti albero mozzo. Per la ruota 2 sull'albero intermedio mi avevi detto che bastava una linguetta con lunghezza utile pari a 11 mm. Ma considerando una pressione ammissibile di 120 MPa mi viene molto più lunga, e questo valore di pressione ammissibile ci è stato consigliato dal professore, considerando come materiale più tenero l'acciaio C45 della linguetta. Volevo chiederti che pressione ammissibile utilizzi nel tuo foglio excel?
Situazione peggiore l'abbiamo invece all'albero 4 dove il momento è molto più elevato, e neanche con un montaggio forzato riusciamo a trasmettere la coppia dato che è richiesto una interferenza minima di 87 micron.

Certo che questi prof la sanno davvero tutta.... chissà se nella loro vita hanno davvero progettato qualcosa perché sinceramente vedo che vi fanno fare delle scelte che sono proprio ben differenti dalla realtà.

Per prima cosa le linguette sono realizzate in trafilato di materiale misto simile al C45/C50 ed essendo trafilato è per natura crudo e più duro rispetto allo stato ricotto. Sulle tue dimensioni ha un carico di snervamento superiore a 500MPa come ti ho detto nei post precedenti. Pertanto per essere un valore limite per un acciaio duttile basta Rs/1,5 che nel nostro caso vale 330MPa.
Con i vostri 120MPa potrei usarli per un effetto di moto invertente con fattore di servizio 1,5/2. Voi usate il 70% della coppia nominale....nemmeno sente la fatica e gli urti il vostro riduttore.

Una delle soluzioni possibili è di usare n°2 linguette sfasate di 120° così potete ridurre la lunghezza a favore della collaborazione di più linguette. La pressione specifica scende.
Se ancora non ci siamo vi conviene fare un calettamento con albero scanalato in modo da avere 6/8 denti che fungono da linguette e così sicuramente avrete risolto ...ma è costoso e ha delle problematiche di lavorazione.

Nel mondo della realtà, chi ha bisogno di trasmettere tanta coppia usa anche fare linguette fresate da pieno e temprate con successiva rettifica.

Il vostro cinematismo prevede 3 "assi" e 4 ingranaggi, di cui due ricavati di pezzo con l'albero e due ricavati da ruota e poi montate.

In teoria l'ultimo asse che è cavo con foro e linguetta dovrebbe approssimativamente avere un diametro esterno albero di 40mm.

Sull'ultimo asse hai 1,7kW usando rendimento unitario che equivale a 288,6Nm a 56,2rpm. Andiamo a vedere cosa serve per la linguetta:

Quindi una linguetta lunga come la fascia ingranaggio che hai di 40mm trascina alla grande in modo più che sovradimensionato la tua applicazione (più di 3 volte l'ammissibile), quindi la puoi fare più corta.
All'estremità l'albero sarà ribassato per accogliere dei cuscinetti con foro 35mm.

Se avessi dovuto montare con interferenza albero e ruota, entrambi in materiali legati con snervamento almeno di 650MPa possiamo tranquillamente farlo:

Purtroppo sulle dispense del corso di costruzione di macchine della triennale del politecnico ho letto che la pressione ammissibile per il dimensionamento della linguetta è compresa fra i 75 e 115 MPa, come ci ha spiegato anche il prof a lezione. Quindi mi dovrò arrangiare con questi valori. Penso che con due linguette dovrei farcela abbondantemente su entrambe le ruote, ma in questo modo è richiesta una precisione di montaggio elevata. Onestamente non pensavo che avessi avuto tutte queste difficoltà nel dimensionare una semplice linguetta. Ma esiste qualche libro o dispensa dove c'è scritto che il valore di pressione ammissibile è piu elevato?

Il libro seguito in modo internazionale, usato anche da KissSoft, che è il "Nieman-Elementi di macchine 1" dice che la pressione per linguette dipende dai materiali accoppiati.
Con ghisa 50MPa.
Generalmente in sicurezza 100MPa.
In casi controllati 200MPa.

Visto che l'edizione è molto vecchia e i materiali sono migliorati, nonché i fattori di sovradimensionanento si abbassano....non c'è nessun problema ad usare Rs/(1,5...2).

Quindi diciamo che se usassi 200 MPa e lo giustificherei con questo libro potrei uscirne... tanto ormai sto cercando più che altro un modo per uscire fuori dal problema, anche se si trattasse di una soluzione poco praticabile