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Dimensionamento motori e riduttori

athlon

Utente Standard
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#21
nel caso del motoriduttore c'e' anche da considerare il riduttore , magari e' lui il fattore limitante e non il motore.

Comunque ad occhio ( ovviamente varia da caso a caso , alettature , pesi , tipi di isolamento , materiale rotore etc etc ) se un motore e' un 5kW in S6 in S1 dovrebbe aggirarsi sui 2-2,5 kW , forse anche meno

Nelle auto elettriche si usa dichiarare la potenza continuativa e la potenza di picco (intendendo con picco la potenza massima per massimo un minuto)

ad esempio questo kit e' dato come 12kW continuativi e 30kW di picco
http://www.electricmotorsport.com/store/ems_ev_parts_kits_pmac_ds-gen4-72-350.php

come vedi il motore ed il controller sono sempre gli stessi , la potenza varia a seconda del tipo di servizio
 
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#22
Ma nella scelta dei motori, per quanto riguarda la coppia dei poli,
sarebbe meglio scegliere un 2 poli o un 4 poli.
Nel senso, a parità di potenza e scegliendo opportunamente i riduttori in modo da avere gli stessi giri sull'albero lento, quale motore sarebbe preferibile scegliere e perchè?
 

athlon

Utente Standard
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#23
un 2 poli e' poco efficiente , si usa solo quando ti servono altissime velocita' di rotazione per ottenere potenze elevate in poco spazio, il 4 poli e' il compromesso piu' comune , e di solito e' anche quello che costa meno.

Subito dopo si trovano i motori a 6 ed 8 poli indicati quando si vogliono contenere gli stadi di riduzione e si punta nel contempo ad un efficienza piu' elevata

motori con numero poli piu' alti si usano pochissimo anche se esistono motori anche con 48 , 60 o piu' poli
 
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#24
un 2 poli e' poco efficiente , si usa solo quando ti servono altissime velocita' di rotazione per ottenere potenze elevate in poco spazio, il 4 poli e' il compromesso piu' comune , e di solito e' anche quello che costa meno.

Subito dopo si trovano i motori a 6 ed 8 poli indicati quando si vogliono contenere gli stadi di riduzione e si punta nel contempo ad un efficienza piu' elevata

motori con numero poli piu' alti si usano pochissimo anche se esistono motori anche con 48 , 60 o piu' poli
E quindi, quale dei due assorbirebbe più corrente?

Es.

Motore asincrono trifase 5,5kW 2850 rpm (2 poli) con riduttore a 2 stadi 1/10

Motore asincrono trifase 5,5kW 1440 rpm (4poli) con riduttore a 2 stadi 1/5
 

athlon

Utente Standard
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#25
la soluzione a 2 poli sarebbe meno efficiente ( maggiori assorbimenti) sia a causa del motore che in piccola parte per il riduttore.

potresti anche valutare di passare ad un 6 o 8 poli ed usare un riduttore a singolo stadio se l'efficienza e' importante
 

athlon

Utente Standard
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#26
ad esempio usando un 8 poli avresti la velocita' nominale pari a 720 rpm e quindi ti basterebbe un riduttore 1/2,5 , il motore ad 8 poli sarebbe piu' ingombrante di uno a 4 ( ma non di molto , un 10-20% circa)
 
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#27
Però, se si va a vedere qualunque, catalogo, facendo un confronto tra un motore 4 poli che eroga 5,5kW e un 2 poli che eroga lo stesso 5,5kW, risulterà che il motore a 2 poli assorbe di meno.

Motore asincrono trifase taglia 100 --> Pn 4kW --> (2 poli) 2860 rpm --> 7 A

Motore asincrono trifase taglia 100 --> Pn 4kW -->(4 poli)1410 rpm --> 9,2 A
 

athlon

Utente Standard
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#28
mi sembra molto strano , probabilmente le caratteristiche interne dei due motori non sono identiche ( il fatto che un 4 poli sia piu' efficiente di un 2 ovviamente vale a parita' di caratteristiche di lamierini e di rame)
 
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#29
La potenza è uguale alla coppia per la velocità. Se i due motori fossero equivalenti dovresti avere che a parità di corrente assorbita, il 2 poli ha la metà della coppia. Se non è così ecco spiegata la differenza di corrente.

A parità di tutti gli altri parametri, la corrente è direttamente proporzionale alla coppia (la costante di proporzionalità si chiama kt)
 
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#30
Dunque, riproponendo l'esempio, precedente e aggiungendo una richiesta all'albero lento:

Bisogna scegliere tra due motoriduttori aventi entrambi due motori da 4 kW.

Il primo ha due poli, il secondo ne ha quattro.

L'applicazione finale deve avere una velocità sull'albero lento di 300rpm.

1) Il motoriduttore con due poli (2850[rpm]) e 4 [kW] fornisce a regime una coppia di 13.4 [Nm]
per portarlo a 300 rpm bisognerà abbinarlo ad un riduttore con tao [1/9.5] e quindi una coppia finale di 127.3 Nm.

2) Il motoriduttore con quattro poli (1440[rpm]) e 4 [kW] fornisce a regime una coppia di 26.5 [Nm]
per portarlo a 300 rpm bisognerà abbinarlo ad un riduttore con tao [1/4.8] e quindi una coppia finale di 127.2 Nm.

Il secondo caso potrebbe essere più vantaggioso in riguardo alla vita del riduttore e quindi anche al costo, ma per quanto riguarda l'assorbimento di corrente, chi la "spunta" tra i due?
 
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#31
Il motoriduttore con quattro poli, dai calcoli, da in uscita 3W in meno. Però deve essere un problema di arrotondamenti.

Come fanno due motori che a velocità nominale assorbono la stessa potenza, e sono alimentati alla stessa tensione, ad assorbire correnti diverse?
Non si spiega... il costruttore cosa dice?

Sarebbe come dire, ho due lampadine da 100W alimentate a 230V, una assorbe 430mA, e l'altra 650mA.
Se stiamo parlando sempre di misure rms, non ha alcun senso.
 
Professione: Tecnico
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#32
Il motoriduttore con quattro poli, dai calcoli, da in uscita 3W in meno. Però deve essere un problema di arrotondamenti.
Il problema di arrotondamento è minimo, in questo caso la differenza è dovuta alle due velocità di "asincronismo".
il due poli è asincrono ruotando ad una velocità di 2850rpm quindi con uno scorrimento dello 0,95 (2850/3000)
il quattro poli è asincrono ruotando ad una velocità di 1440rpm quindi con uno scorrimento dello 0,96 (1440/1500) è questo il motivo principale della differenza di coppia finale (considerando il fattore moltiplicativo dei riduttori, e ricordando che non abbiamo messo in mezzo i rendimenti, giusto per facilitare i calcoli).

Per quanto riguarda invece la tua riflessione, pensi che ci sia un errore nei dati del costruttore?
 

lsanto92

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#35
Salve a tutti.

Sono Ludovico, uno studente di Ingegneria Navale.


Per il mio progetto di tesi magistrale mi trovo a dover scegliere un motore elettrico con annesso riduttore atto a movimentare un sistema pignone-cremagliera per lo spostamento verticale di un grosso carico.


Non essendo molto confidente in materia,
vorrei condividere con tutti voi il mio modo di procede e vedere se ci sono delle lacune e/o grossi errori.


Chiamo la potenza utile (Pu) quella necessaria ad effettuare la movimentazione del carico,
pari al prodotto tra la forza da spostare (F=150 kN) e la velocità (0.3 m/s), ovvero Pu = 45 kW.

Considerando un rendimento del sistema pign.-crem. pari a 0.9, ottengo che la potenza che il pignone deve ricevere (chiamo Pm) è pari a 50 kW.


Il pignone ha un diametro esterno (D, quello relativo alla testa dei denti) pari a 550 mm,
calcolo la omega del pignone come: omega_p = Pm/(F*R) = 1.21 rad/s = 11.5 rpm.


Utilizzando un riduttore 1/10 (ho messo un numero a caso)
ottengo che la velocità del motore è 115 rpm, ma la potenza (Pem, motrice del motore elettrico) risulta 500 kW

Vi riporto i calcoli svolti:

omega_1= omega_p / (1/10)

Pem = F*R*omega_1

(spero che siano esatti)


Noti questi valori, non riesco a trovare alcun motore elettrico che faccia al mio caso.


Qualora non ci siano errori nei miei calcoli,
potete consigliarmi qualche catalogo dove posso trovare una soluzione al mio problema?


Vi ringrazio per la cortese attenzione,

Ludovico
 
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#36
Rivediamo la cosa:

#1 il carico in condizioni di accelerazione e valutata la forza peso necessita di 150kN ed essendo che questa forza é applicata a velocità di 0,3 m/s otteniamo una potenza netta al carico ipotizzata di 45 kW

#2 il sistema pignone cremagliera se non é ricavato di ossitaglio ha un rendimento anche superiore del 90% e se si usano cremagliere rettificate si arriva tranquillamente a rendimenti del 95%, quindi potenza del carico diviso il rendimento ottieni una potenza lorda sul pignone

#3 cremagliera e pignone, come tutti gli ingranaggi, ingrana sul diametro primitivo e non sul diametro esterno. Ammesso che dp=550 mm e ammesso che il pignone debba girare a 11,5 rpm occorre determinare un riduttore che dia possibilmente un motore tra quelli a catalogo. Ammesso che usiamo motori asincroni trifase, a gabbia di scoiattolo, con o senza inverter, cerchiamo possibilmente un motore 4 poli che gira a 1470 rpm...pertanto 1470/11,5 da un rapporto di riduzione del riduttore da progettare o scegliere a catalogo di circa 128

#4 se la coppia al pignone vale 150kN•0,55/2=41250Nm vorrà dire che il riduttore, con rendimento 100% dovrà avere in ingresso un motore con coppia Cm=41250/128=323Nm e su un catalogo qualsiasi occorre prendere un motore da 55kW.... Allego la pagina dei motori Siemens ma vale per tutti gli IEC IE2.
wp_ss_20171121_0001.png
 
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#37
Se non vuoi montare il riduttore, sei obbligato a usare i motori "torque" ed eliminare il riduttore.
La soluzione é costosa ma sicuramente hai degli elementi in meno da fare manutenzione, su larga serie viene ripagato l'investimento ecc ecc ecc.

Ma tu che sei studente....meglio che ci metti un bel riduttore, magari irreversibile, con un vite senza fine con rendimento 40% e un motore frenato elettricamente per garantire sicurezza al carico e non farlo piombare in caso di guasto.
 
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#38
Giusto per rendere l'idea, sulla cremagliera ci saranno 150kN e se il pignone ha diametro primitivo 550mm vuol dire che la coppia sul pignone é 150000•0,55/2=41250Nm.
Ipotizzando dentatura a denti dritti, modulo m=10 e z=55 al fine di avere d=m•z=550mm e prendendo degli ingranaggi in materiale medio legato e trattato termicamente con tempra superficiale, si ha una fascia che deve essere almeno Coppia/Cspec=140 mm.
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Qui allego le mie curve speciali teoretiche di Lewis con correzione per applicazione generale. Sicuramente facendo la verifica secondo ISO 6336 si potrà avere un migliore riscontro e una analisi anche sulla lubrificazione, che andrà fatta possibilmente a grasso.
 

lsanto92

Utente poco attivo
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#39
Rivediamo la cosa:

#1 il carico in condizioni di accelerazione e valutata la forza peso necessita di 150kN ed essendo che questa forza é applicata a velocità di 0,3 m/s otteniamo una potenza netta al carico ipotizzata di 45 kW

#2 il sistema pignone cremagliera se non é ricavato di ossitaglio ha un rendimento anche superiore del 90% e se si usano cremagliere rettificate si arriva tranquillamente a rendimenti del 95%, quindi potenza del carico diviso il rendimento ottieni una potenza lorda sul pignone

#3 cremagliera e pignone, come tutti gli ingranaggi, ingrana sul diametro primitivo e non sul diametro esterno. Ammesso che dp=550 mm e ammesso che il pignone debba girare a 11,5 rpm occorre determinare un riduttore che dia possibilmente un motore tra quelli a catalogo. Ammesso che usiamo motori asincroni trifase, a gabbia di scoiattolo, con o senza inverter, cerchiamo possibilmente un motore 4 poli che gira a 1470 rpm...pertanto 1470/11,5 da un rapporto di riduzione del riduttore da progettare o scegliere a catalogo di circa 128

#4 se la coppia al pignone vale 150kN•0,55/2=41250Nm vorrà dire che il riduttore, con rendimento 100% dovrà avere in ingresso un motore con coppia Cm=41250/128=323Nm e su un catalogo qualsiasi occorre prendere un motore da 55kW.... Allego la pagina dei motori Siemens ma vale per tutti gli IEC IE2.
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Buongiorno,

Innanzitutto ti ringrazio per la chiara spiegazione, ho corretto gli errori commessi in precedenza.

La tesi la sto facendo presso un'azienda, quindi, purchè ancora in fase di progetto preliminare,
vorrei effettuare scelte opportune.

Per tale motivo ho deciso di usare un motoriduttore,
l'azienda mi ha consigliato la "Nord" come provider e, consultato i cataloghi, ho trovato risposta al mio problema.

Rinnovando i ringraziamenti per l'aiuto,
Ti auguro buon proseguimento di giornata,

Ludovico