Dimensionamento ruote dentate

rickimaracas

Utente poco attivo
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Salve a tutti, sono uno studente di ingegneria e sto svolgendo un progetto riguardante il cambio della vespa che però monta un cilindro che eroga circa 27 kW a 11500 g/min. Il primo stadio(trasmissione primaria) ha un rapporto di trasmissione 2,55(27/69).il secondo stadio invece ha: 1°marcia 5,8(10/58),2°marcia 3,86(14/54),3°marcia 3(17/51),4°marcia 2,56(19/49). Potreste aiutarmi nel dimensionamento delle ruote dentate in quanto facendo una prima verifica mi torna un modulo più alto del previsto(incompatibile con l'ingombro).
Allego uno schema della trasmissione e la curva caratteristica del motore.
Grazie anticipatamente
 

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meccanicamg

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Ciao. Come minimo ci devi postare l'interasse che ti serve e lì ci vediamo cosa farci stare. Anche la larghezza di fascia ingranaggi sarebbe gradita.
Inoltre, ci puoi dire come hai fatto i calcoli? Usi qualche norma o siamo ancora a Lewis e Hertz alla formula base?
Poi gli ingranaggi sono a denti dritti o elicoidali?
 
Ultima modifica:

rickimaracas

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Mi scuso per essere stato poco chiaro.Sono ingranaggi a denti diritti;la larghezza delle ruote è:
1°marcia 12 mm, le altre 8 mm. L'interasse è: 1°stadio 72 mm; 2°stadio 68 mm. Per i calcoli ho usato Lewis ed Hertz, che per il primo stadio sono verificati entrambi,mentre per il secondo stadio mi torna un modulo maggiore, per cui non riesco ad andare avanti.
 

meccanicamg

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Ok. Allora vediamo al secondo stadio di dimensionare la prima marcia per provare.
Potenza in ingresso calcolo = 27kW
Regime ingresso prima marcia = 11500/2,55=4510rpm.
Nemmeno a me viene verificato, soprattutto ad usura. Sei sicuro che l'interasse sia giusto? Non sono misure da "studente" e poi in realtà non sono così?

Dalla tua scheda è un P200e quindi andando qui...abbiamo 12,35Cv a 5700rpm....sono 9kW.
Comunque permane qualche cosa che non è giusto nei dati....modulo 2 ma non regge.
 

rickimaracas

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allora l'interasse non l'ho misurato, però ho misurato i diametri(esterni) del quadruplo e delle altre ruote e mi sono tornati:1° 24,5mm; 2° 33mm; 3° 40mm; 4° 44mm;quindi da qui ho immaginato che il modulo fosse 2 in base al numero di denti.
é un motore elaborato per questo risulta quella potenza.Inoltre vedo che in tanti casi simili a questo viene mantenuto lo stesso alberino per questo non riesco a spiegarmelo.
 

meccanicamg

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A dire il vero anche il primo stadio non può portare i 27kW a quell'interasse. Sarebbe modulo 1,5 ma non ce la fa a usura per pressione.
 

meccanicamg

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allora l'interasse non l'ho misurato, però ho misurato i diametri(esterni) del quadruplo e delle altre ruote e mi sono tornati:1° 24,5mm; 2° 33mm; 3° 40mm; 4° 44mm;quindi da qui ho immaginato che il modulo fosse 2 in base al numero di denti.
é un motore elaborato per questo risulta quella potenza.Inoltre vedo che in tanti casi simili a questo viene mantenuto lo stesso alberino per questo non riesco a spiegarmelo.
Appunto il quadruplo dovrebbe essere modulo 2 anche per me....ma si sbriciola.
Quanti km ha percorso così? Lo usi in pista? Cambi pezzi spesso?
 

rickimaracas

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Sono pezzi che vengono usati in pista per cui visti le grandi potenze non fanno tanti km, infatti quello che avevo provato a fare era appunto diminuire il ciclo di vita.
Il materiale che ho utilizzato è il 18 CrNiMo 7-6.Caratteristiche:
Durezza a nucleo (HRC) ≥ 30
Trattamento: cementato
Durezza superficiale dopo trattamento (HRC) 61
Rm: 1200 MPa
Rp0.2: 850 MPa
E: 206000 MPa
σFlim: 500 MPa
σHlim: 1500 MPa
con questo materiale per la trasmissione primaria mi è uscita verificato.
Secondo lei considerando un n°di cicli basso nell'usura va bene come verifica?
 

meccanicamg

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Sono pezzi che vengono usati in pista per cui visti le grandi potenze non fanno tanti km, infatti quello che avevo provato a fare era appunto diminuire il ciclo di vita.
Il materiale che ho utilizzato è il 18 CrNiMo 7-6.Caratteristiche:
Durezza a nucleo (HRC) ≥ 30
Trattamento: cementato
Durezza superficiale dopo trattamento (HRC) 61
Rm: 1200 MPa
Rp0.2: 850 MPa
E: 206000 MPa
σFlim: 500 MPa
σHlim: 1500 MPa
con questo materiale per la trasmissione primaria mi è uscita verificato.
Secondo lei considerando un n°di cicli basso nell'usura va bene come verifica?
È lo stesso materiale e le stesse condizioni che ho usato io.
Non darmi del "lei" ...non sono ancora una mummia 😆
Sicuramente occorre considerare un numero basso di cicli di vita perché comunque l'usura c'è e sarà visibile.
Il problema è che nel funzionamento di un cambio occorre considerare un comportamento medio sua di marcia che di potenza però qui siamo fuori parecchio.

Nonostante con i calcoli non c'è una durata sufficiente, avendomi dato la misura del diametro esterno dei pignoni, abbiamo potuto determinare lo spostamento di profilo.

Coppia primo stadio:
Screenshot_20200519_231117.jpg
Questa è la prima marcia:
Screenshot_20200519_233026.jpg
Questa è la seconda marcia:
Screenshot_20200519_232313.jpg
Questa è la terza marcia:
Screenshot_20200519_231922.jpg
Questa è la quarta marcia:
Screenshot_20200519_231617.jpg
 

rickimaracas

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Io ho provato a fare una verifica ad usura considerando un numero di giri medio ed una durata di circa 100/200 ore e in tal caso risultano verificati. Facendo una verifica a fatica dell'albero anche mi risultano delle tensioni equivalenti molto elevati.
Se si riuscissero a variare un po le larghezze dei denti dici che puo risultare verificata?
 

meccanicamg

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Io ho provato a fare una verifica ad usura considerando un numero di giri medio ed una durata di circa 100/200 ore e in tal caso risultano verificati. Facendo una verifica a fatica dell'albero anche mi risultano delle tensioni equivalenti molto elevati.
Se si riuscissero a variare un po le larghezze dei denti dici che puo risultare verificata?
L'aumento della larghezza di fascia b contribuisce alla resistenza del dente. Quindi più è largo e più porta.
Ma devi fare una modifica ai pezzi fisici?
Se allarghi tutto non ci sta più niente nel carter e quindi devi pensare di fare la modifica.
 

rickimaracas

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Una modifica ai pezzi fisici potrei anche farla potrei cercare di adattarlo, ovviamente posso fare delle piccole modifiche. Già allargando lo spessore delle ruote si potrebbe migliorare qualcosa, in diametro è dura a meno che non si cerca di abbassare l’altezza del dente
 

meccanicamg

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L'azienda Malossi ha sviluppato il kit molto maniacale e con la bombatura dei denti proprio per aumentare la resistenza. Secondo me solo con gli strumenti che offre KissSoft è possibile fare una ottimizzazione reale degli ingranaggi perché l'applicazione è molto spinta, fuori dal limite.
 

rickimaracas

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Ho sentito un esperto nel campo, e mi ha detto: si può aumentare la larghezza di altri 1-1,5mm.
Altro accorgimento importante è discostarsi dai canonici 20° dell'angolo di pressione per dare più robustezza al dente.
Infine si gioca con i rapporti e relative correzioni dei denti per ottenere dentature tozze nei punti più delicati, senza arrivare a comprometterne la funzionalità esagerando con le correzioni.
Avevo visto questo programma kiss soft ma non so come scaricarlo. Si può??
 

meccanicamg

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Ho sentito un esperto nel campo, e mi ha detto: si può aumentare la larghezza di altri 1-1,5mm.
Altro accorgimento importante è discostarsi dai canonici 20° dell'angolo di pressione per dare più robustezza al dente.
Infine si gioca con i rapporti e relative correzioni dei denti per ottenere dentature tozze nei punti più delicati, senza arrivare a comprometterne la funzionalità esagerando con le correzioni.
Avevo visto questo programma kiss soft ma non so come scaricarlo. Si può??
Guarda sul sito che ci sono due versioni: una di prova e una trial. Leggi bene. Eventualmente se sei uno studente puoi anche contattarli direttamente e spiegargli la situazione....magari salta fuori anche un tecnico che ti fornisce due dritte.
 

rickimaracas

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Ho trovato un software che mi calcola la geometria della ruota con tutti i calcoli.Ho provato a fare una verifica sia ad usura che a fatica seguendo le norme e forse ci sono riuscito.
Ho cambiato il rapporto utilizzando per la prima 13/55 con larghezza 15 e 9/9,5.
Riusciresti a vedere se anche a te con il software risulta verificata?
Grazie mille
 

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meccanicamg

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Da come ho capito hai usato il calcolatore Me-Bac e come dal report che hai allegato c'è solo ed esclusivamente la valutazione della flessione secondo Lewis.
Con larghezza b=15mm di pignone e ruota si ha quanto segue:
Screenshot_20200520_212336.jpg
Sicuramente ora hai un comportamento più equilibrato a flessione e quindi Lewis è meglio. Avendo portato l'angolo di pressione a 30° abbiamo migliorato l'usura del dente.
Comunque i risultati forniscono l'informazione che si consumerà ad usura il fianco del dente anche se a flessione non si rompe.

Attenzione però perché il pignone in realtà ha larghezza maggiore della ruota condotta e quindi la capacità portante è la larghezza minore dei due....quindi 9,5mm.
Screenshot_20200520_213757.jpg
Ovviamente si abbassa il coefficiente a flessione e ad usura soprattutto del pignone.
Comunque siamo ancora lontani dal superare i valori positivi delle norme ISO/DIN.
Si può massimizzare usando anche lo spostamento di profilo valorizzando la migliore pressione di contatto.....
Screenshot_20200520_215100.jpg
Migliora ma i miracoli non li fa.
Quindi c'è da lavorarci sopra. Ripeto....solo KissSoft potrà darti valori e strumenti validi per spingerti così nel dettaglio e con una predizione alta, compreso il FEM sui denti.
 

rickimaracas

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Domani proverò a contattarli allora,sperando mi rispondano e mi aiutino.
Comunque variando l'angolo ho notato che cambiano un po di dati ad esempio hf sf alfa1, con piccole variazioni dell'angolo ho visto che questi coefficienti variano di un po, se lavorassi su questo modificando un po i parametri,ad esempio è meglio quando aumentano?

Comunque i risultati forniscono l'informazione che si consumerà ad usura il fianco del dente anche se a flessione non si rompe.
Il dente non si rompe nel senso che la relazione di Lewis è verificata? Se abbassasimo un po il numero di ore(ho visto che tu hai inserito 5000)magari anche 500/1000
 

meccanicamg

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Sicuramente piccoli ritocchi aiutano ad arrivare alla soluzione ottimale.
Bisognerebbe provare ad abbassare le ore ma il fatto che giri a 4500rpm sono tanti e sei comunque nel range di vita illimitata.
L'unico software che ti fornisce la durata calcolata in base ai dati (e non impostare le ore al contrario) è KissSoft che con la ISO 6336 aggiornata 2007/2008 e sono attendibili. Purtroppo con il mio foglio excel così costruito non riesco a spingermi oltre.
 

rickimaracas

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Dunque ho contattato KissSoft e mi hanno detto che mi contatterà un loro riferente in italia! Nel mentre sto continuando a variare un po di cose: ho visto che posso aumentare ancora lo spessore da 9,5 a 11, in più sono riuscito ad abbassare lo sforzo massimo a flessione alla base del dente.
Potresti controllare se con questi dati siamo ancora lontani dalla verifica ISO?
Ti ringrazio ancora e mi scuso per il disturbo.
 

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