Foglio excel biella-manovella

Esselle

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Professione: Tiro linee
Software: Solidworks 2020, Autocad 2018 e occasionalmente Inventor 2017
Regione: Italia
Buonasera, per diletto e curiosità mi sono messo a "giocare" con excel per provare a calcolare la coppia necessaria a spostare un carico in verticale usando un sistema biella-manovella.

Non ho ancora immesso i fattori di attrito, perchè devo definire come guidare il carico, ma sarà quasi certamente con guide e pattini a ricircolo. Al momento però sono sicuro che qualcosa già non vada bene, perchè i valori della coppia sono esagerati, sicuramente ho fatto una qualche confusione con il 9.81 o con le unità di misura.

C'è qualcuno che ha la pazienza di darci un occhio?

Grazie mille in anticipo!
 

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leonardo000333

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ma la forza agente intendi quella parallela ad l o quella perpendicolare alla superficie dello stantuffo, comunque secondo me è sbagliato il calcolo della forza agente ma potrei sbagliarmi
 

leonardo000333

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nella formula della forza agente hai kgxmm/s^2 invece dovresti avere Kgxm/s^2 hai dimenticato di dividere per mille il raggio
 

Esselle

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nella formula della forza agente hai kgxmm/s^2 invece dovresti avere Kgxm/s^2 hai dimenticato di dividere per mille il raggio
Vero! Ho corretto! Grazie, non riuscivo a trovare l'errore...
ma la forza agente intendi quella parallela ad l o quella perpendicolare alla superficie dello stantuffo, comunque secondo me è sbagliato il calcolo della forza agente ma potrei sbagliarmi
Per forza agente intendo quella perpendicolare alla superficie dello stantuffo, che è in verticale.
Si tratta di sollevare un peso.
 

leonardo000333

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la Forza che tu dici non corrisponde a quella che hai nel foglio excel. Quella che tu dici è uguale a F=Px A dove p è la pressione(N/mm^2) e A l'area del cielo dello stantuffo(mm^2).
La forza agente lungo l è F1=Fxcosb dove b è l'angolo tra l e la perpendicolare al cielo dello stantuffo. Questa osservazione prendila con le pinze aspetta il parere di altri piu esperti di me, ti ho solo messo in discussione il discorso della forza.
 

meccanicamg

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Delle belle formule per la gestione del moto qui.
Mentre un excel già pronto come base qui.
 

Esselle

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Buongiorno! Ho elaborato un pochino il foglio excel con dei dati che sono di mio interesse.
Ho ricavato il valore della coppia necessaria allo spostamento e anche quello della potenza, che però non sono sicuro sia giusto, purtroppo le unità di misura potrebbero non essere giuste, perchè a spanne è troppo bassa... Inoltre credo che ci sia da considerare una componenete transitoria di difficile individuazione, almeno per me...
Allego lo schema del dispositivo oggetto dello studio.
Non si tratta solo di sviluppare il sistema dal punto di vista dinamico, ma anche di dimensionare le guide laterali che saranno soggette a varie sollecitazioni.

Un grazie a chi vorrà dare un occhio!
 

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leonardo000333

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nella formula della coppia motrice per me ottieni kgxm e non Nxm se non vedo male...c'è qualcosa di sbagliato, penso ti manchi moltiplicare la massa per la gravità
 

Esselle

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Qui lo ho corretto ma potrebbe essere errato ma prova a darci un occhio, ora la potenza sembra più ragionevole
Purtroppo io ho il dubbio, quindi bisogna aspettare qualcuno che dica con certezza se va o non va...
 

meccanicamg

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Qui c'è una trattazione ben fatta del sistema.
Ovviamente se tu non hai lo scoppio avrai la massa del pistone e della biella, le loro accelerazioni che fanno forze di inerzia e la forza peso del pistone o massa assimilata.
Speriamo non sia un sistema ordinario decentrato altrimenti cambiano un po' tutte le cose.
 

Esselle

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Grazie per il materiale, che studierò.

Solo ora mi accorgo che non ho messo uno schema dell'applicazione....mea culpa...
 

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Stan9411

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La biella a momenti è più corta della manovella ..... girerà a fatica e avrà un’asimmetricità del moto pazzesca..

A meno che, come mi sembra di vedere, la biella è in realtà un sistema con cilindro e stelo interno ? No perché in tal caso puoi buttare tutte le dispense che ti hanno postato fino ad ora .. hai aggiunto un grado di libertà al sistema..
 

meccanicamg

Utente Senior
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Grazie per il materiale, che studierò.

Solo ora mi accorgo che non ho messo uno schema dell'applicazione....mea culpa...
Certo che biella e manovella son quasi uguali. Ma sei sicuro che non si poteva fare diversamente? Un martinetto, un cilindro, un asse comunque lineare senza introdurre complicazioni rotative?
 

Esselle

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Ciao, i fattori che hanno portato a questa scelta sono molteplici.

1) la corsa deve essere 650 mm e il punto di arrivo in alto è fisso
2) non si può arrivare più in basso rispetto a terra
3) le guide devono essere laterali e non ingombrare quando il dispositivo è in basso
4) non si vogliono usare cinghie, pulegge, motori brushless
5) il posizionamento in alto deve essere preciso al mm
6) la corsa di 650 mm si deve fare in 0.5 s

Ho provato a far simulare il movimento ad un software di dimensionamento di motori brushless e sono arrivato più o meno alla stesso valore della coppia necessaria, quello che questo software non dice esplicitamente, o almeno io non riesco a vederlo, è il valore della potenza necessaria che in caso di scelta di motore asincrono invece riveste un importanza fondamentale.

Ho pensato anche che la sosta in basso può essere anche attuata facendo girare lentamente il motore visto che il movimento è così asimmetrico.

Altro punto fondamentale sarà calcolare lo sforzo sull' albero del riduttore visto il colpo che va a prendere quando di ferma in alto.

Grazie a tutti per le indicazioni.
 

meccanicamg

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Se hai usato un programma per brushless devi avere potenza e giri o coppia e giri. Poi che sua a scoiattolo, in corrente continua, ad acqua o a Criceto che gira non cambia
 

Esselle

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Questo è il risultato:

Cattura.JPG
 

meccanicamg

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Motore da 4kW a 1500rm 25,5Nm.
Se montin un normale asincrono trifase avrà una inerzia leggermente superiore ma le prestazioni sono simili.
Se proprio vuoi calcolare correttamente sottrai alla coppia quella dell'inerzia di questo motore e la ricalcoli con un motore più pesante.
 

Esselle

Utente Standard
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Regione: Italia
Molto bene, ho ricontrollato le unità di misura e sono giuste. Infatti dal mio foglio excel deduco una coppia massima (27 Nm) congruente con quella del software, mentre dove il software scrive coppia effettiva (10Nm) ho capito che non è altro che il valore medio della coppia tra 0 e 180 gradi di rotazione della manovella. Se calcolo la potenza necessaria richiesta dal motore secondo il software : 27 Nm a 577 g/1' ottengo 1570 w mentre io calcolo circa 200 w.
Come arriva il software a questo calcolo? Perché è ovvio che il mio conto, fatto considerando la velocità costante non è realistico.
Sapete aiutarmi?
Grazie.