Forza macchina stampatrice

guidolin.m

Utente poco attivo
Professione: Ingegnere meccanico, responsabile qualità ed RSPP
Software: Solidworks, Rhino3D
Regione: Veneto
#1
Buongiorno a tutti.
sto tentando di calcolare la forza massima sviluppabile da una macchina stampatrice costruita oltre 35 anni fa (forse 40).
Il funzionamento è abbastanza semplice: un motore asincrono trifase (2,2kW, 1405rpm) mette in moto, attraverso un riduttore ed una cinghia, una ruota dentata che ruota a 60rpm. Tale ruota ingrana su un'altra identica. Ad entrambe le ruote sono collegati due manovellismi di spinta (con corsa 48mm) che servono per stampare del lamierino metallico. Le 2 ruote dentate, pur ruotando a soli 60 rpm, hanno diametro 860mm con conseguente inerzia di 12kgm^2 (penso quindi non trascurabile).
Sto provando a determinare la massima forza sviluppabile dalla macchina.
Attraverso la mera conversione da potenza a coppia trovo la forza dovuta al solo motore ma, come faccio a considerare anche l'effetto dell'inerzia delle due ruote dentate?
Grazie infinite a chi vorrà aiutarmi!
Marco
 

exxon

Utente Junior
Professione: engineer
Software: inventor
Regione: veneto
#2
Bella domanda.

L'inerzia entra in gioco solo se il volano perde velocità. Se la velocità resta costante è ininfluente.

Più che forza massima, bisognerebbe parlare di energia per ciclo, dato che la forza cambia in continuazione da quando inizia la deformazione del particolare a quando la stessa termina. Capisco che comunque ciò che si vuole ottenere è sapere da quante tonnellate è quella pressa.

Puoi fare misure sulla macchina o i dati che hai sono tutto?
 

guidolin.m

Utente poco attivo
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Software: Solidworks, Rhino3D
Regione: Veneto
#3
Bella domanda.

L'inerzia entra in gioco solo se il volano perde velocità. Se la velocità resta costante è ininfluente.

Più che forza massima, bisognerebbe parlare di energia per ciclo, dato che la forza cambia in continuazione da quando inizia la deformazione del particolare a quando la stessa termina. Capisco che comunque ciò che si vuole ottenere è sapere da quante tonnellate è quella pressa.

Puoi fare misure sulla macchina o i dati che hai sono tutto?
Buonasera exxon e grazie mille per la risposta.
Sicuramente sarebbe più corretto parlare di energie ma il calcolo delle stesse è pressochè impossibile. Si tratta di una macchina complessa con numerosi azionamenti a camma, disposti in vari punti del ciclo di rotazione del volano.
So che il volano rallenta durante la fase di sforo massimo m, con gli strumenti che ho a disposizione, non mi è facile determinare la sua decelerazione.
Mi serve la forza di stampaggio per 2 motivi principali: dimensionamento di un gruppo freno-frizione da applicare alla macchina e stesura del fascicolo tecnico della macchina.
A livello geometrico posso misurare tutto o quasi, per le inerzie mi sto affidando a solidworks, per qualsiasi altra misura... mi posso ingegnare
 

exxon

Utente Junior
Professione: engineer
Software: inventor
Regione: veneto
#4
Se come scrivi, il volano rallenta, parte dell'energia accumulata si trasforma in forza di stampaggio e calcolarla è impossibile senza conoscere l'andamento della velocità angolare. Oltre a questo, la forza cambia in funzione alla resistenza del pezzo lavorato. Direi che è un discreto casino.

Se lo scopo è il progetto del gruppo freno-frizione, io partirei proprio dall'energia accumulata nel volano alla massima velocità e da qui calcolerei la potenza necessaria per fermarlo nel tempo richiesto. Se tra motore e volano si mette la frizione, la potenza del motore è esclusa e solo l'energia del volano è da dissipare con il freno.

Nel fascicolo tecnico, la descrizione di questa procedura di calcolo dovrebbe essere più che sufficiente per avvalorare il risultato.
 
Professione: Ingegnere Meccanico
Software: PTC Creo Parametric
Regione: Campania
#5
Ciao guidolin,
ho avuto a che fare con una pressa ad eccentrico qualche anno fa (anche se era leggermente più semplice della tua suppongo,in quanto non aveva la coppia di ruote ed il motore azionava direttamente l'albero mediante volano/puleggia),da quanto ricordo il gruppo frizione impiegato era costituito da un innesto pneumatico monodisco e da un freno a molle. Comunque la coppia di frizione doveva essere almeno pari alla massima coppia trasmessa dal volano,mentre la coppia frenante invece la si ricava dall'equilibrio tra il lavoro compiuto da tale coppia e l’energia cinetica dell’assieme a monte della fase di frenatura .
Cfr*alpha=1/2*Ifr*(wmax)^2
-Nel valutare alpha tieni conto della somma dei tempi di ritardo dei vari componenti che contribuiscono a frenare il gruppo (valvole magnetica,empi di scarico dell’aria dal cilindro,ecc..).
-La Ifr dipende da come è costituita la catena cinematica,nel mio caso ad esempio l’inerzia del volano non veniva considerata in quanto,a freno innestato, esso si svincolava dall’albero e non ne influenzava più il comportamento dinamico
-La wmax è la velocità angolare massima
Fatte le dovute considerazioni ti ricavi la coppia frenante richiesta Cfr e di conseguenza scegli il freno...
 

guidolin.m

Utente poco attivo
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Regione: Veneto
#6
Se come scrivi, il volano rallenta, parte dell'energia accumulata si trasforma in forza di stampaggio e calcolarla è impossibile senza conoscere l'andamento della velocità angolare. Oltre a questo, la forza cambia in funzione alla resistenza del pezzo lavorato. Direi che è un discreto casino.

Se lo scopo è il progetto del gruppo freno-frizione, io partirei proprio dall'energia accumulata nel volano alla massima velocità e da qui calcolerei la potenza necessaria per fermarlo nel tempo richiesto. Se tra motore e volano si mette la frizione, la potenza del motore è esclusa e solo l'energia del volano è da dissipare con il freno.

Nel fascicolo tecnico, la descrizione di questa procedura di calcolo dovrebbe essere più che sufficiente per avvalorare il risultato.
Grazie mille, pensavo di procedere proprio in questo modo, avevo appunto il dubbio del fascicolo tecnico.
 

guidolin.m

Utente poco attivo
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Regione: Veneto
#7
Ciao guidolin,
ho avuto a che fare con una pressa ad eccentrico qualche anno fa (anche se era leggermente più semplice della tua suppongo,in quanto non aveva la coppia di ruote ed il motore azionava direttamente l'albero mediante volano/puleggia),da quanto ricordo il gruppo frizione impiegato era costituito da un innesto pneumatico monodisco e da un freno a molle. Comunque la coppia di frizione doveva essere almeno pari alla massima coppia trasmessa dal volano,mentre la coppia frenante invece la si ricava dall'equilibrio tra il lavoro compiuto da tale coppia e l’energia cinetica dell’assieme a monte della fase di frenatura .
Cfr*alpha=1/2*Ifr*(wmax)^2
-Nel valutare alpha tieni conto della somma dei tempi di ritardo dei vari componenti che contribuiscono a frenare il gruppo (valvole magnetica,empi di scarico dell’aria dal cilindro,ecc..).
-La Ifr dipende da come è costituita la catena cinematica,nel mio caso ad esempio l’inerzia del volano non veniva considerata in quanto,a freno innestato, esso si svincolava dall’albero e non ne influenzava più il comportamento dinamico
-La wmax è la velocità angolare massima
Fatte le dovute considerazioni ti ricavi la coppia frenante richiesta Cfr e di conseguenza scegli il freno...
Grazie mille!