progettazione a disegno di una vite trapezia in acciaio inox

Leo.Milos

Utente poco attivo
Professione: Ingegnere meccanico
Software: PTC Creo Parametric 6.0, Excel, Matlab, MathCad
Regione: Puglia
Buonasera, mi presento. Mi chiamo Leo, ho 24 anni e sono uno studente laureando in Ingegneria Meccanica magistrale a Bologna. Sto svolgendo il mio lavoro di tesi presso un'azienda di consulenza. Il cliente mi ha chiesto di sviluppare un sistema di attuazione elettrica per il sollevamento di uno di quei mast (alberi telescopici) presenti sulle vele dei sottomarini. Questi sistemi fino ad oggi venivano sollevati grazie a cilindri oleodinamici. Io ci devo piazzare un sistema elettromeccanico. Ho deciso di voler sviluppare diverse viti di manovra (trapezia e a rulli satelliti principalmente). La vite a rulli satelliti l'ho progettata da catalogo SKF, ma quella trapezia voglio progettarla a disegno, per due motivi: il primo è per rendere la tesi più ricca di argomentazioni e il secondo è che viti trapezoidali per carichi così elevati e corse così lunghe non esistono in commercio. Per darvi un'idea, corsa di 4000 mm e carico di 150 kN. Non spaventatevi, il carico è stato maggiorato sia perché la struttura dovrà sopportare carichi a shock (esplosioni), sia perché la struttura non è leggerissima, sia perché deve vincere una certa resistenza idrodinamica e con i vecchi progetti si è visto che è un valore che funziona, che ci fa stare tranquilli almeno in prima analisi. Chiaramente tutti i carichi si scaricano sulla guida e non sui cuscinetti che tengono in piedi l'attuazione. Ah. La struttura dev'essere interamente in acciaio inox in quanto il cliente non vuole chiuderla in un box a tenuta stagna per una questione di ingombri, quindi ho selezionato un materiale con elevata resistenza alla corrosione e conosco gli ammissibili. Una buona base di progettazione l'ho ottenuta eseguendo verifiche al carico di punta e a velocità critica per non toccare la frequenza naturale, ma voglio qualcosa di più. Vorrei un modello che mi consentisse di fare un'analisi sulla coppia d'attrito fra le superfici o sulla resistenza dei filetti, per capire come si distribuisce il carico. O un modo per determinare il coefficiente d'attrito fra vite e madrevite in ambiente marino (o qualora decidessi di utilizzare un grasso idrorepellente).
Avrei tante idee ma non ho esperienza che mi aiuti a svilupparle. E sono alla ricerca di altre idee per rendere al cliente una buona progettazione. Vuoi come vi muovereste?
Grazie e buona serata
 

PIETRO2002

Utente Junior
Professione: PROGETTISTA MECCANICO
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Ma devi fare solo la vite o anche il martinetto? Interpellare costrutturi di martinetti tipo Unimec il primo che mi viene in mente, con quelle lunghezze e quel carico cosi' ad occhio ti viene una bella "bestia" !
 

Leo.Milos

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Dovrei dimensionare l'intero sistema di attuazione, quindi sia vite che madrevite, con eventuali unità di supporto alla base (io vedendo la vite a rulli l'ho pensata così: incastro sotto e supporto radiale sopra). Si, effettivamente viene una bella bestia, se consideri che una vite a rulli che ha una capacità di carico superiore per via dei rulli, mi è venuta di 120 mm di diametro! Un'altra specifica che mi da non poche rogne è anche il tempo di sollevamento di 15 secondi. Capite bene che per tenere bassi i numeri di giri ho dovuto adottare passi enormi. Quindi ciò che mi interessa è dimostrare che a livello di ingombri la vite trapezia è uno sfacelo, ma ho bisogno dei numeri per dimostrarlo, per difendere la mia tesi insomma
 

Leo.Milos

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I produttori non rispondono mai a chi non è interessato a preventivi e a chi fa ricerca e sviluppo, aspetto una risposta di SKF sul montaggio di cuscinetti orientabili da 2 settimane, ho anche il dubbio che non producano più viti di manovra sinceramenete
 

PIETRO2002

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Dovrei dimensionare l'intero sistema di attuazione, quindi sia vite che madrevite, con eventuali unità di supporto alla base (io vedendo la vite a rulli l'ho pensata così: incastro sotto e supporto radiale sopra). Si, effettivamente viene una bella bestia, se consideri che una vite a rulli che ha una capacità di carico superiore per via dei rulli, mi è venuta di 120 mm di diametro! Un'altra specifica che mi da non poche rogne è anche il tempo di sollevamento di 15 secondi. Capite bene che per tenere bassi i numeri di giri ho dovuto adottare passi enormi. Quindi ciò che mi interessa è dimostrare che a livello di ingombri la vite trapezia è uno sfacelo, ma ho bisogno dei numeri per dimostrarlo, per difendere la mia tesi insomma
Cosi' ad occhio se hai quei tempi con una vite trapezia non te la cavi, devi usare una vite ricircolo di sfere, se non trovi un martinetto da commercio te lo devi costruire.. Come azioni il sistema? Con un semplice motore trifase oppure con un brushless? Devi avere un controllo dell'anello?
 

Leo.Milos

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Cosi' ad occhio se hai quei tempi con una vite trapezia non te la cavi, devi usare una vite ricircolo di sfere, se non trovi un martinetto da commercio te lo devi costruire.. Come azioni il sistema? Con un semplice motore trifase oppure con un brushless? Devi avere un controllo dell'anello?
Date le coppie enormi ho provato a dare un'occhiata ai brushless, ma è un problema che mi voglio porre in seguito, anche perché per scegliere il motore elettrico mi serve conoscere la coppia allo spunto, e se non capisco l'entità delle inerzie e degli attriti in gioco la vedo molto difficile...
Si con il ricircolo di sfere sarebbe tutto più semplice, ma studiare un modello d'attrito su elementi volventi mi torna comunque complicato, da questo punto di vista la vite trapezia sembra essere il sistema più semplice su cui impostare anche un modello al CAD e un FEM
 

PIETRO2002

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Deve per forza essere una vite? Magari dico fesserie.. non puo' essere un sistema pignone cremagliera?
 

PIETRO2002

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Date le coppie enormi ho provato a dare un'occhiata ai brushless, ma è un problema che mi voglio porre in seguito, anche perché per scegliere il motore elettrico mi serve conoscere la coppia allo spunto, e se non capisco l'entità delle inerzie e degli attriti in gioco la vedo molto difficile...
Si con il ricircolo di sfere sarebbe tutto più semplice, ma studiare un modello d'attrito su elementi volventi mi torna comunque complicato, da questo punto di vista la vite trapezia sembra essere il sistema più semplice su cui impostare anche un modello al CAD e un FEM
scusa che passo sarebbe la vite trapezia? Devi fare 16 metri/minuto...
 

Leo.Milos

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Deve per forza essere una vite? Magari dico fesserie.. non puo' essere un sistema pignone cremagliera?
Ho già studiato tutti gli altri possibili sistemi di attuazione esistenti, dal crick, al pantografo, dalla cinghia al pignone cremagliera... il problema del pignone cremagliera è sia di ingombri sia di affidabilità... i carichi che si scaricano se mi va bene su due denti in presa, motore da abbinare alla corona da collocare in cima al mast, insomma un casino
 

Leo.Milos

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eh devo decidere, considera che la vite a rulli con passo 25 se la cava con 640 giri al minuto
il problema di quella vite a rulli è che con passo 25 ho bisogno di coppie allucinanti, lì vado in affanno col motore, qualsiasi esso sia
 

PIETRO2002

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Con una vite trapezia avrai un rendimento molto basso, buttato li anche 0.5 se non meno. Una vite ricircolo ha un coefficiente di attrito bassissimo, ti permette di avere meno coppia, piu' velocita', minore diametro di vite salvo verifica delle velocita' critiche, comunque grossolanamente la devi sostenere in qualche modo anche nella mezzeria quando e' tutta fuori...
 

Leo.Milos

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Con una vite trapezia avrai un rendimento molto basso, buttato li anche 0.5 se non meno. Una vite ricircolo ha un coefficiente di attrito bassissimo, ti permette di avere meno coppia, piu' velocita', minore diametro di vite salvo verifica delle velocita' critiche, comunque grossolanamente la devi sostenere in qualche modo anche nella mezzeria quando e' tutta fuori...
Eh lo so, ma ho paura di andarmi ad impelagare in qualcosa di più grande di me, magari una progettazione da catalogo gliela posso anche fare, ma a disegno avrei bisogno di uno studio più approfondito...e mi laureo fra due mesi ahahah
 

PIETRO2002

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Ho già studiato tutti gli altri possibili sistemi di attuazione esistenti, dal crick, al pantografo, dalla cinghia al pignone cremagliera... il problema del pignone cremagliera è sia di ingombri sia di affidabilità... i carichi che si scaricano se mi va bene su due denti in presa, motore da abbinare alla corona da collocare in cima al mast, insomma un casino
io terrei il motoriduttore in basso e muoverei il sistema con la cremagliera, ma non avendo mai visto un sistema del genere magari dico baggianate. Per il sistema sicurezza puoi sempre adottare sistemi che si agganciano meccanicamente in caso di rotture accidentali.
 

Leo.Milos

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Con una vite trapezia avrai un rendimento molto basso, buttato li anche 0.5 se non meno. Una vite ricircolo ha un coefficiente di attrito bassissimo, ti permette di avere meno coppia, piu' velocita', minore diametro di vite salvo verifica delle velocita' critiche, comunque grossolanamente la devi sostenere in qualche modo anche nella mezzeria quando e' tutta fuori...
In più in acqua, se ci sono trafilamenti nella percorso sfere e si creano aree di acqua in pressione, il sistema grippa malamente.. cioè credo, non sono sicuro
 

PIETRO2002

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Eh lo so, ma ho paura di andarmi ad impelagare in qualcosa di più grande di me, magari una progettazione da catalogo gliela posso anche fare, ma a disegno avrei bisogno di uno studio più approfondito...e mi laureo fra due mesi ahahah
viste le dimensioni della cosa e' gia' grande piu' di te! :) e di me
 

Leo.Milos

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io terrei il motoriduttore in basso e muoverei il sistema con la cremagliera, ma non avendo mai visto un sistema del genere magari dico baggianate. Per il sistema sicurezza puoi sempre adottare sistemi che si agganciano meccanicamente in caso di rotture accidentali.
Per montarlo in basso, il pistone cremagliera dovrebbe partire da ancora più in basso, quindi entrando all'interno dello scafo
 

PIETRO2002

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Per montarlo in basso, il pistone cremagliera dovrebbe partire da ancora più in basso, quindi entrando all'interno dello scafo
non riesci a postare una immagine di cosa stiamo parlando? Cioe' della soluzione che adottano ora..