Dimensionamento Motoruota su Carrello e Meccanismo traslazione

loscienziatopazzo

Utente poco attivo
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Buongiorno a tutti, chiedo un Vs parere per un dimensionamento.
Sto progettando un carrello con alla base una motoruota in grado di aiutare in una breve fase di traslazione.
Il carrello ha una massa totale di 1600kg
Ha n°2ruote posteriori Ø160 e n°2 ruote anteriori Ø80mm

La richiesta del cliente è stata quella di inserire una motoruota alla base per aiutare la traslazione di circa 1m quando il carrello si trovava in una certa posizione. Deve essere solo un piccolo aiuto in rare occasioni.

Dati ingresso:
m=1600kg
n°4 ruote Ø160 (non corretto ma volevo semplificare il calcolo)
vel max= 0,3m/s
acc = 0,15m/s^2
No pendenza
Res rotolamento= 0,02 (pav. industriale resinato)


Da un mio dimensionamento risulta sia necessario:
P= 105W (potenza nominale motore a regime in piano)
Coppia ruota funzionamento a regime in piano= ~25Nm
Coppia ruota per spunto in piano= ~ 38Nm


La motoruota deve essere inseribile e disinseribile, ragion per cui ho progettato una slitta (sali/scendi) composta da una piastra a L che garantisce la traslazione.
Questa piastra ha, sulla parte inferiore, la staffa della motoruta mentre, sulla parte superiore un pistone compatto/guidato che consente la traslazione.
La traslazione viene garantita da n°2 carrelli igus+guide da 35mm. Alle spalle ha una battuta in polizene per evitare un momento flettente in fase di avanzamento.


Spec. motore/riduttore della motoruota (depotenziato per essere conforme a S2-60)
P=600W
i= 1:25
continus torque= 40Nm
peak torque=80Nm
max allowable torque= 110Nm
Ruota= Ø160 x Sp.54mm


La motoruota non scarica parte del peso poichè essa viene compressa a terra da un cilindro da Ø50 (con unaP=6bar) quindi con ~1200N
In tali condizioni mi risulta che Mr= ~1,6Nm

Ora considerando che dovrei erogare 25Nm a regime in piano (oltre a 80Nm allo spunto) ho il timore che la motoruota possa slittare e che la F del cilindro non sia sufficiente per trasferire la coppia necessaria alla traslazione del carrello.


Come posso verificare il carico minimo necessario del cilindro??
Vi ringrazio anticipatemente
 

biz

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0,02 cosa è?Il coefficiente d'attrito volvente?quindi se ho ben capito si parla di una quinta ruota?Quale è l'accelerazione della motoruota in oggetto e che coefficiente d'attrito volvente valuti?Quali altri motori contribuiscono al moto?
 

loscienziatopazzo

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Buongiorno,
> 0,02 coeff. attrito volvente (stimato)
> Si sarebbe una 5a ruota (l'unica però motorizzata)
> L'accelerazione la stimo in 0,15/0,2 m/s^2 (può essere lentissima)
> Solo 1 motore

Grazie
 

biz

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0,02 a mio parere è troppo basso
 

loscienziatopazzo

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il dato mi è stato fornito dal costruttore;
Ruota in uretano 95Shore A - su pavimentazione livellata industriale / resinata
 

biz

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va bene,prendiamolo per buono.Appena ho un attimo facciamo due conti
 

biz

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in teoria non dovrebbe slittare...appena ho tempo spiego come sono giunto a questa conclusione
 

biz

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esiste un coefficiente di aderenza,ricavato per via empirica da diversi autori (Curtius‐Kniffler per esempio) e lo possiamo, in questo caso stimare nella peggiore delle ipotesi a 0,7.
Il coefficiente lo si moltiplica alla forza peso che grava sulla tua ruota,diciamo circa 1800N.Per cui la forza che agisce parallelamente al contatto fra le due superfici in moto relativo non deve superare i 1260N.
la forza la ricaviamo semplicemente da M max=80Nm.
Risulta 1000 N.
Ci stiamo dentro.
Attenzione, se la coppia di spunto dovesse essere maggiore o le condizioni di aderenza dovessero essere alterate,per un filo di olio o simili siamo fritti.
Consiglio mio:aumenta quei 1800N
 

meccanicamg

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il dato mi è stato fornito dal costruttore;
Ruota in uretano 95Shore A - su pavimentazione livellata industriale / resinata
È bassa perché è il valore della ruota in acciaio su binario in acciaio. Quella dell'adiprene 95ShA è più alto perché la gomma si comprime. Probabilmente lo strato di gomma è poco e con il carico così basso non si deforma abbastanza. Comunque cerca di stare cautelativo altrimenti manca potenza.

Il calcolo di aderenza e la coppia necessaria è stato trattato di etse volte sul forum per carrelli di varia natura. Prima fai un giro a guardarle.
 

biz

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Non devi preoccuparti dell'accelerazione angolare in quanto esigua.
 

biz

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scusa, ma i 105 W come li hai calcolati?
 

loscienziatopazzo

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esiste un coefficiente di aderenza,ricavato per via empirica da diversi autori (Curtius‐Kniffler per esempio) e lo possiamo, in questo caso stimare nella peggiore delle ipotesi a 0,7.
Il coefficiente lo si moltiplica alla forza peso che grava sulla tua ruota,diciamo circa 1800N.Per cui la forza che agisce parallelamente al contatto fra le due superfici in moto relativo non deve superare i 1260N.
la forza la ricaviamo semplicemente da M max=80Nm.
Risulta 1000 N.
Ci stiamo dentro.
Attenzione, se la coppia di spunto dovesse essere maggiore o le condizioni di aderenza dovessero essere alterate,per un filo di olio o simili siamo fritti.
Consiglio mio:aumenta quei 1800N
Perchè 1800N?
La Fpeso, se adotto un cilindro Ø50 potrà essere ~1060N (106kg a 6bar)
1060x0,7= 742N

Cmax=80Nm
F= Cmax/R= 80/0,08=1000N

Se corretto, già sarei fuori e quindi mi covverrebbe usare un pistone Ø63 almeno a 6bar (credo che convenga alzare la pressione per maggiore sicurezza)


Per i 105W
(1600kg*9,81) x 0,02 x 0,3m/s x 1/RendimentoRiduttore = ~104W
A Regime e in piano, con esclusione dello spunto
 

biz

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scusa ho fatto le cose di corsa:
0,025^2*pigreco*6*100000=1178N
1 bar=100000 Pa
e perchè per 0.7?
 

loscienziatopazzo

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È bassa perché è il valore della ruota in acciaio su binario in acciaio. Quella dell'adiprene 95ShA è più alto perché la gomma si comprime. Probabilmente lo strato di gomma è poco e con il carico così basso non si deforma abbastanza. Comunque cerca di stare cautelativo altrimenti manca potenza.

Il calcolo di aderenza e la coppia necessaria è stato trattato di etse volte sul forum per carrelli di varia natura. Prima fai un giro a guardarle.
Ok cercherò di prestare maggiore attenzione alle chat precedenti.
Da modello CAD risulta che lo spessore è di dello stratto in gomma è i 30mm, quindi non credo proprio esile.
Premettendo che si tratta di un valore sperimentale, che valore di Fv mi consigli di considerare?

Grazie
 

biz

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al massimo il rendimento lo porti a 0.9
 

biz

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quindi diventa 1178*.09=1060N
 

loscienziatopazzo

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La Fpeso del cilindro che spinge la ruota l'ho preso tabellato= 106kg a 6bar
Se non ho errato a capire la tua analisi, moltiplico 1060 x 0,7 e verifico la forza che agisce a contatto tra le due superfici e che non bisogna superare.

Il rendimento del riduttore è 0,9 (comunicato dal costruttore)
 
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biz

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Hai ragione,scusa ma stò lavorando e rischio di fare due cose fatte male,appena avrò tempo sarò lieto di darti una mano.Comunque si giusto,considera che 0,7 non è molto conservativo e basta un pò di olio sporco ecc. per far abbassare il parametro repentinamente.
Comunque se il collega @meccanicamg ha detto che già è stato trattato come argomento ti consiglio di darci un occhio.
Ciao.
P.S.:lascia perdere le tabelle,prendi nota:
1bar=100000 Pascal
1atm=101325 Pascal
queste le unità di misura con cui ti confronterai più spesso
1psi=non ricordo cerca su google

rendimento 0.9 si convenzionale
 

loscienziatopazzo

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Grazie, si ok attendo una risposta appena ti sarà possibile
Certamente vedrò altri articoli
Le tab sono così pratiche, anche se bloccano spesso le capacità di ragiornare
 
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