bracci_sollevatore

Stan9411

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Secondo me è giusto concettualmente. Sui numeri non mi esprimo. Ma se ho un motore, un albero e due utilizzatori è chiaro che la potenza si ripartisce tra i due; dato che la velocità di rotazione è la stessa, si avrà che il primo utilizzatore assorbe una quota parte della coppia e al secondo rimane la restante. Che lo si veda come un sistema cinematico motore-utilizzatore o come il classico albero di costruzione di macchine soggetto a coppia e momento resistente, sempre allo stesso risultato si deve arrivare.
 

meccanicamg

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Vero anche che se si blocca la seconda vite....la prima prende tutto e per giunta come coppia di spunto...quindi circa 4 volte totali rispetto al nominale.
 

Antonio Liguori

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va bene… ho ridimensionato il tutto e sono giunto alla conclusione che è meglio se levo la catena e metto due motori da 4kW, e ho visto che infatti parecchi di quelli a 3,5 t sono a due motori anziché con la trasmissione a catena, perché nel primo caso dovrei sovradimensionare il motore e in più avrei un sacco di calore prodotto dalla chiocciola, e le pulegge non si trovavano manco, e penso si levi pure il problema del bloccaggio improvviso della vite che si prende tutto… almeno sono giunto a una conclusione e potrei giustificare il perché togliere direttamente la catena mettendo due motori
 

Stan9411

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Spero che il tuo professore a questo punto non voglia sapere come intendi sincronizzare i due motori.

A tal proposito: da quando seguo questo forum più volte sono capitati studenti a cui era richiesto di sviluppare progetti completi di: autodefinizione dei vincoli del problema, scelta del layout, scelta cinematica/trasmissioni, calcolo strutturale di tutti i componenti (che presuppone TRA L'ALTRO la conoscenza dei materiali) , scelta degli attuatori, disegno CAD del sistema finito ( che presuppone conoscenza dei processi manifatturieri e di assemblaggio ) . Poi parli un po' con il ragazzo e scopri che è un progetto del secondo anno e lui ha ancora indietro Analisi 1. Ci credo che non sa dove sbattere la testa e viene a cercare risposte sul forum. Mi chiedo a cosa serve tutto ciò.. io quando ho fatto costruzione di macchine ho dovuto portare come progetto il dimensionamento e verifica di un componente, ma preso da una lista proposta dal professore e per il quale i dati iniziali erano forniti da lui. Cosa gliene fregava se sapevo scegliere il motore? Lui era stato per sei mesi a spiegarmi sigma, tau, concentrazione di sforzi e cicli di fatica. Così come a quello di azionamenti elettrici interessava che sapessi scegliere motore, inverter e scrivere il ladder per il plc, di certo non che avessi verificato l'albero del riduttore a valle.

Comunque sono andato O.T. Scusami
 

Antonio Liguori

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no ma hai ragione… il fatto è che sono capitato a farlo ad Agosto e non è stato disponibile praticamente nessuno per spiegare qualcosa e ho cercato di accelerare i tempi… comunque, mi sa che mi tocca farlo con la catena perché ci ho pensato dopo al problema della sincronizzazione, cosa a cui non hanno manco accennato, mah
 

meccanicamg

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la sincronizzazione la si fa semplicemente mettendo un encoder su ogni motore. Un motore sarà master e detterà il numero di giri che verrà preso come riferimento per il secondo che preleverà dal suo encoder i giri e ne farà la differenza con quello campione del primo motore. Il risultato del blocco differenziale sarà l'incremento o il decremento ad anello chiuso del sistema a due encoder dei due motori.
retrofit.PNG
Queste sono cose che in Ingegneria meccanica si fanno al secondo e terzo anno in "meccanica applicata" e in "dinamica e sistemi di controllo".
Cosa vanno insegnando adesso?????
 

Stan9411

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Mmmm sfido un ragazzo del secondo anno a saper fare un controllo in anello chiuso di due motori in maniera seria, definire i gain, la funzione di trasferimento dell’encoder... perlomeno all’università che ho frequentato io (polimi) non ci credo neanche se lo vedo. Forse al quinto se hai fatto il percorso di esami giusti. Ma del resto Antonio è il primo ad aver detto di non aver trattato questa tematica ( che comunque ripeto, se fai un progetto di costruzione di macchine non dovrebbe centrarci assolutamente nulla).
 

meccanicamg

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Mmmm sfido un ragazzo del secondo anno a saper fare un controllo in anello chiuso di due motori in maniera seria, definire i gain, la funzione di trasferimento dell’encoder... perlomeno all’università che ho frequentato io (polimi) non ci credo neanche se lo vedo. Forse al quinto se hai fatto il percorso di esami giusti. Ma del resto Antonio è il primo ad aver detto di non aver trattato questa tematica ( che comunque ripeto, se fai un progetto di costruzione di macchine non dovrebbe centrarci assolutamente nulla).
Alt. Non ho detto che deve saper fare tutta la gestione degli encoder. Ho detto che....minimamente deve avere in testa e sapere quello che è lo schema che ho postato. Non è che i miei docenti fumavano....le spiegavano queste cose e a dire il vero, ci facevano controllare i cilindri idraulici con valvola proporzionale con tanto di formule e rottura di balle....ed eravamo al terzo anno....c'era la forzante, lo smorzatore e magari in carico elastico da retrofittare come funzione seno o coseno di qualcosa....

Un accenno con lo schema sopra riportato, uno fa vedere che ci ha pensato, sa che l'elettronica controlla i due motori e li adegua ad andare allo stesso passo....questa è logica di persona normale, non serve essere ingegneri....ma alle volte ci si perde in un bicchiere d'acqua.
 

meccanicamg

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Siccome di assi a vite ne faccio diversi durante l'anno, andiamo ad impostare un po' il discorso generale e vediamo assieme alcuni aspetti.

Per ora ipotizzo di lavorare su una colonna soltanto, con metà del carico massimo e con 300kg di tara tra navetta e bracci.
vite1.PNG

vite2.PNG
Dobbiamo tenere presente alcune cose:
- garantire l'irreversibilità
- valutare una lubrificazione non troppo fatta bene perchè sappiamo tutti che l'utilizzatore non è sempre scrupoloso
- i rapporti con cinghie dentate non possono essere molto ampi, di solito 3.5/4 e non si va oltre con un solo stadio. Per gli ingranaggi si arriva tranquillamente a rapporti di riduzione di 7 e a spingere molto si può arrivare a 9 con un bel po' di correzioni di profilo del dente e cose particolari
- tempo di arresto secondo norma inferiore o uguale a 3 secondi
- possibilmente un bel motore 4 poli IE2 o meglio IE3 asincrono trifase 400V-50Hz

Quindi abbiamo un asse che consuma 2.2kW a 1414rpm.

Se immaginiamo di realizzare il secondo asse prendendo il moto dal primo, dobbiamo tenere in considerazione che ai 2.2kW dobbiamo sommare altri 2.2kW del secondo asse, più la potenza persa da eventuali trasmissioni tra le due colonne (mettiamo una cinghia a denti e diciamo che il rendimento è prossimo al 100% e quindi facciamo che la potenza persa è zero).
Morale 4.4kW di cui a catalogo non esiste e ci dobbiamo prendere un motore da 5.5kW-4P con una buona dose di potenza in più rispetto a quello che servirebbe.
Questi motori sono in grado di erogare allo spunto 2 volte la coppia nominale.
Pertanto l'asse studiato come una colonna con un motore vedrebbe applicato 2.2kW in condizioni di funzionamento normale cioè lo stato limite di esercizio (SLE) e 4.4kW in condizioni di stato limite ultimo (SLU) dove l'applicazione comunque non deve rompersi perchè poi diventa un pericolo per l'uomo.

Se tu monti una motorizzazione sola hai ben 5.5kW in SLE e 11kW in SLU che la vite, l'albero con i cuscinetti delle pulegge devono essere in grado di sopportare senza rompersi.

Va da sè che la vite nei due casi vede da 2.2kW a 11kW per i quali non deve rompersi....cioè ben 5 volte la capacità del primo caso. E' giustificato un sovradimensionamento adeguato? Sono soldi che ne vale la pena spendere per mettere in sicurezza correttamente il primo caso? Oppure si spende di meno a fare due motorizzazioni snelle e piccole?
Dovresti fare una analisi di costo delle due soluzioni (cosa che a noi hanno insegnato all'ITIS 4° e 5° anno di perito meccanico) e scoprirai che le viti 5 volte più resistenti costano parecchio di più, cuscinetti più grossi, cinghia e pulegge più grosse ingombranti e costose, potenza più alta quindi motore più costoso anche se due motori piccoli costano un qualche euro più del motore singolo.....morale della favola, economicamente e meccanicamente conviene fare due assi indipendenti.
Chiaramente per fare il controllo dei motori, occorre investire non più nei teleruttori elettromeccanici ma in una scheda dedicata alla gestione dell'asse con micro-PLC o similare.
Tieni presente che in questi anni un quadro di comando completamente elettromeccanico costa di più dell'equivalente quadro fatto con PLC.
Qui devi trovare un venditore di gestione retrofit di due assi da sincronizzare.

Se vuoi fare considerazioni diverse....falle...purchè usi la zucca per bene.
 

meccanicamg

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Una cosa che mi fa un po' rabbia è che ancora adesso nelle università si faccia fatica a parlare di SLU e SLE. Gli architetti sono anni che le usano queste diciture e sanno di cosa stiamo parlando, mentre gli ingegneri meccanici fanno fatica ad avere in testa il concetto.
Ricordiamo che l'eurocodice 3 è per i meccanici....UNI EN ISO 1993-1-8 e 1993-1-9.U soprattutto e di queste cose si parla per strutture metalliche, bullonature e saldature, cose che vengono trattate per "via classica" all'università con nozioni vecchie di 30 anni tutte....e se va bene parlando della CNR-UNI 10011 che non esiste più dal tempo che fu...però se i docenti non insegnano....che i ragazzi si rimbocchino le maniche ;)

.... e poi vengono giù i ponti
 

meccanicamg

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Se vuoi qualche parametro di corsa, potenza, carichi ecc... puoi trovare delle belle schede riassuntive qui e un bel manuale di uso e manutenzione qui. Tant'è che ho notato che arriviamo più o meno alle stesse considerazioni o calcoli.

Una cosa che mi è venuta in mente prima è che non hai montato una chiocciola di sicurezza sotto alla chiocciola di carico. Praticamente è una chiocciola che tiene il carico statico e viene trascinata con un piolo dalla chiocciola principale. Quando la chiocciola in bronzo si usura troppo e si rompe l'elica del filetto, il tutto cade di qualche millimetro e si ferma sulla chiocciola di sicurezza.
 

meccanicamg

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va bene… ho ridimensionato il tutto e sono giunto alla conclusione che è meglio se levo la catena e metto due motori da 4kW, e ho visto che infatti parecchi di quelli a 3,5 t sono a due motori anziché con la trasmissione a catena, perché nel primo caso dovrei sovradimensionare il motore e in più avrei un sacco di calore prodotto dalla chiocciola, e le pulegge non si trovavano manco, e penso si levi pure il problema del bloccaggio improvviso della vite che si prende tutto… almeno sono giunto a una conclusione e potrei giustificare il perché togliere direttamente la catena mettendo due motori
Motore 2.2kW-4P e rapporto di riduzione i=3.3 lo si fa tranquillamente con una cinghia 14M GT-Poly Chain carbon della GATES con fattore di servizio FS=1.5, dove hai un interasse di 354.6 mm e una cinghia da 120 denti con larghezza 20 mm. Inoltre le due pulegge saranno 30 e 99 denti.

Una soluzione meno costosa e più funzionale e compatta è la 8M GT Poly chain carbon della GATES, fattore di servizio almeno FS=1.5, con interasse 296.9 mm e 142 denti di cinghia larga soli 12 mm, con pulegge da 30 e 90 denti con diametri primitivi di 76.39 e 252.10 mm.

Per far passare 5.5kW sempre con FS=1.5 direi che basta una cinghia larga 21 mm e tutte le caratteristiche sopra indicate. Oppure usare pulegge Z22 e Z73 e sempre una cinghia larga 36 mm così hai dei primitivi da 56.02 e 185.89 mm che sono più compatti.

Quindi non è vero che non si trovano le pulegge.

Ti consiglio di scaricare i programmi di calcolo della Gates o altri fabbricanti, in modo da renderti conto un attimino di cosa stai cercando e perché no...magari ottimizzare quell'interasse che io ho ipotizzato di circa 300 mm ma che per te magari è troppo.

Un catalogo completo lo trovi dalla Poggi e anche su traceparts trovi i componenti delle pulegge per aver un modello già fatto da usare nel tuo progetto.

puleggia.PNG

Poi vedi tu per fare il tenditore se vuoi inserire una terza ruota (che a me personalmente non piace se posso variare l'interasse) oppure metti il motore su una slitta e tiri motore e puleggia insieme per tensionare la cinghia..
 
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meccanicamg

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Se devi montare la catena tra le due colonne, direi che la cosa è fattibile con un passaggio di 2.2kW nominali con fattore di servizio FS=2 usando due corone dentate da Z=21 e una catena modello ISO 606 10A-1 con passo da 15.875 mm.


L'unico inconveniente è che l'interasse tra le due corone è di circa 2294 mm e superando gli 800 mm la catena tenterà di deragliare per peso proprio cadendo verso il basso e questo risulta un problema da risolvere mettendo la catena appoggiata ad una pista in Polizene P800 o P1000

per evitare che sfreghi e si usuri rapidamente nel tempo causando danni pesanti per l'applicazione.

Come vedi ci sono una serie di considerazioni tecnologiche, tecniche e di costo nonchè di affidabilità del prodotto.

Sto cercando di darti più spunti possibili, perchè personalmente puoi scegliere la strada che ritieni più idonea purchè tu sia consapevole.
 

meccanicamg

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Spero che il tuo professore a questo punto non voglia sapere come intendi sincronizzare i due motori.

A tal proposito: da quando seguo questo forum più volte sono capitati studenti a cui era richiesto di sviluppare progetti completi di: autodefinizione dei vincoli del problema, scelta del layout, scelta cinematica/trasmissioni, calcolo strutturale di tutti i componenti (che presuppone TRA L'ALTRO la conoscenza dei materiali) , scelta degli attuatori, disegno CAD del sistema finito ( che presuppone conoscenza dei processi manifatturieri e di assemblaggio ) . Poi parli un po' con il ragazzo e scopri che è un progetto del secondo anno e lui ha ancora indietro Analisi 1. Ci credo che non sa dove sbattere la testa e viene a cercare risposte sul forum. Mi chiedo a cosa serve tutto ciò.. io quando ho fatto costruzione di macchine ho dovuto portare come progetto il dimensionamento e verifica di un componente, ma preso da una lista proposta dal professore e per il quale i dati iniziali erano forniti da lui. Cosa gliene fregava se sapevo scegliere il motore? Lui era stato per sei mesi a spiegarmi sigma, tau, concentrazione di sforzi e cicli di fatica. Così come a quello di azionamenti elettrici interessava che sapessi scegliere motore, inverter e scrivere il ladder per il plc, di certo non che avessi verificato l'albero del riduttore a valle.

Comunque sono andato O.T. Scusami
A mio tempo al POLIMI nei vari progetti d'anno del secondo anno mi son ritrovato a:
- studiare cambio automobilistico a 5 marce + RM della FIAT PUNTO con analisi potenze, coppie e regimi, analisi tensioni e sforzi sugli alberi, verifica a fatica su uno degli alberi di cui era noto il problema della rottura, calcolo prestazioni veicolo
- studio ciclo produttivo di un perno del banco di un motore monocilindrico, scelta materiali motivata, serie, costi, ciclo di lavoro, stesura CNC programma
- modellazione, studio cinematico, animazione, messa in tavola, parametrizzazione completa modello 3d, FEM, studio del vuoto con il sistema OCTOPUS della Vuototecnica, di un robot trasferitore per pannelli di legno da una via di taglio verticale di pannelli in legno
kaemart_sis.ma.PNG
e a monte c'era una linea automatica dove c'era una macchina come questa
e un nastro che proseguiva....e i robot doveva inseguire il materiale, succhiarlo e staccarlo dalla via di corsa, girare di 180° e depositarlo su una rulliera orizzontale.

Ci hanno sempre chiesto più del contenuto del corso e noi che avevamo voglia e ci piaceva ci buttavamo a capofitto cercando di capire il perchè e il per come...scomodando anche l'UNI che ci passava fotocopie di quello che serviva e ci indirizzata a tecnologi e metallurghi che davano retta a noi che stavamo studiando e cercando di imparare per un domani essere capaci di fare il mestiere.

Comunque la base di Perito meccanico, la grande voglia di fare per conto mio, la mia officinetta sotto casa dove smanettavo di tutto....ha dato buoni frutti anche nei tempi dell'università. Non avere questo background purtroppo rende più difficile affrontare questo tipo di percorso di studi, che purtroppo presuppone che si sappia giù parecchio di tante cose.
 

meccanicamg

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in sintesi, che verifica faccio quindi sulla vite, nessuna? ho seguito indicazioni del catalogo per il dimensionamento
Uno dei metodi di calcolo, oltre a quello del catalogo che ti ho già indicato c'è il metodo indicato sul libro di Roloff/Matek, Elementi macchina, 15ª edizione, 2001 che è il metodo usato da KissSoft per il calcolo delle viti trapezie.
Sinceramente mi sembra molto conservativo pechè definisce fattori di sicurezza pari a 3 per diverse cose e semplicemente il fatto che la chiocciola conti per una TR40x7 sia lunga 65 mm dice che la lunghezza non è sufficiente a garantire l'accoppiamento perchè la pressione di contatto è 0.9 quindi meno di 1.
Andando a definire dei fattori più bassi si ottiene che la TR40x7 è sufficiente appena appena...

Vediamo nel dettaglio le formule da adottare nel calcolo:
- Area utile del filetto maggiore o uguale a F/Sigma,id dove Sigma,id=Rp0.2/1.5 per il caso statico
- si ricava quindi il diametro di nocciolo d3.PNG dove lK è la lunghezza della trave a carico di punta (LK=0.7*L di solito....e già qui occorre vedere i tipi di vincolo da usare anche se mi sembra corretto) tipi_eul.PNG
- il calcolo dello sforzo di torsione come tors.PNG , dove Wp è il modulo di resistenza torsionale (Wp=3.14*d3^3/16) e τtzul è la torsione ammissibile 0.58*Rp0.2/1.5 nel caso statico e T è il momento torcente
- il momento torcente richiesto è pari a quello dovuto all'attrito chiocciola/vite torq.PNG con d2 = diametro medio, φ è l'angolo del filetto e ϱ' è l'angolo di attrito della vite
- viene fatto il calcolo della snellezza della vite snel.PNG e viene confrontato con pcr.png che è la forza critica (L0=lunghezza nominale) oppure con la formula di Ritter che tiene più in considerazione la realtà rit.PNG dopodiché si ottiene il fattore di sicurezza di carico di punta facendo Plimite/F opure Pcr/F e qui si sceglie e si consiglia per l'acciaio di usare valori tra 3 e 5 (nel nostro caso la TR40x7 non ci arriva a 3)
- si calcola la pressione sui filetti della chiocciola come chi.PNG dove P=passo filetto, l1=lunghezza ratto filettato, d2=diametro medio, H1=altezza dente impegnato sul fianco tra vite e madrevite (3.5mm per TR40x7), pzul=pressione superficiale ammissibile (che a noi viene quasi 1) e si consiglia di non andare con l1 oltre a 2.5*d
- calcolo rendimento rend.PNG e verifica irreversibilità con φ=ϱ' si ha irreversibilità quindi il rendimento deve essere minore di 0.5 per essere moto irreversibile

NOTA: molto cambia prendendo i valori di C45 rullato e non tornito oltre che alle caratteristiche del bronzo utilizzato per la chiocciola.

Andando a guardare UNIMEC, è in grado di fornire viti in C45 sia in versione TR30x6 (2500kg) che TR40x7 (5000kg) che siano in grado di portare in trazione più di 2050kg quindi per il discorso tenuta della vite occorre effettuare un calcolo differente o per lo meno, lo stesso sopra indicato ma con coefficienti pari a 1 per quanto riguarda i carichi.
Quindi tutto sommato ci confortiamo del fatto che la nostra vite TR40x7 anche se sembrerebbe un po' al limite.... non lo è realmente (tu verifica con i tuoi numeri).
 

Antonio Liguori

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meccanicamg ti ringrazio infinitamente per tutto, ti leggo con piacere… spero che anche altri ragazzi prendano spunto da questa discussione a questo punto.
 

Antonio Liguori

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se il cuscinetto assiale lo metto sopra non ho carico di punta, e la vite lavora a trazione, giusto? quindi non dovrei controllare il carico di punta
 

meccanicamg

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Il carico di punta lo hai se pianti la vite in zona pavimento e ci metti sopra in alto un carico .
Se la vite la incolli al soffitto e ci metti il carico in basso non esiste carico di punta.
Il carico di punta esiste se la barra viene compressa e non trazionata.
 

Antonio Liguori

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e quindi che intendi per "incollare"? ancora non ho ben capito, non ho proprio la visuale del problema della vite dentro la colonna... io per ora so solo che nella parte superiore metto un cuscinetto assiale e uno radiale, che costituirebbe il vincolo di incastro per me, di per sé non è già "appesa" così?
 

Antonio Liguori

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inoltre ho notato che da catalogo la coppia richiesta dalla vite, con le stesse dimensioni, esce molto più alta necessitando di un motore molto più grande, il tuo che software di calcolo è? In linea di massima la coppia richiesta dalla chiocciola dal catalogo Conti dipende dal rendimento e dal passo, e con ila tua 40x7 mi esce una coppia richiesta doppia o più grande, perciò a me esce sempre uno più grande di motore, senza considerare fattori di sovradimensionamento tipo perdite di cuscinetti ecc
 
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