Movimentazioni Carichi

[Obelix_2005]

Ciao a tutti

complimenti per l'alto livello teorico e tecnico di questo forum.

Sono un neo laureato in ingegneria informatica, ma ora mi trovo a dover affrontare un problema elettrico e dinamico.....aiuto!!!

Ho bisogno di un vostro supporto tecnico

Devo dimensionare un motore elettrico per la movimentazione lenta su rotaia di carichi.

I carichi hanno un peso che può variare da 1000 Kg a 13000 Kg.

La velocità di tali carichi deve essere di circa 20 m/minuto.

Tali carichi sono posizionati su carrelli con ruote di 200 mm.

Ho letto la dispensa "dimensionamento motore elettrico", ma ho ancora qualche dubbio.

Poichè devo alimentare tale motore a batteria (quella dei muletti)

- che tipo di motore devo utilizzare?

- devo utilizzare un inverter per regolare la velocità del motore?

- devo considerare come momento di inerzia del motore la somma del mom di inerzia del riduttore e del carico massimo ?

grazie a tutti..

[Hellis]

Motori in continua 24 Vcc, no inverter ma chopper dedicato ed eventualmente carica battria.

Devi sapere anche quanti cicli/ora farai, il tempo di funzionamento, e il tempo di ricarica: giusto per farti dimensionare adeguatamente la batteria.

Comunque a grandi linee il calcolo di un motore per trazione è il seguente:

1.0 - Dati

Peso del carico da traslare Pc 12000 kg 117720 N

Peso proprio da traslare: Pe 1000 kg 9810 N

Velocità da raggiungere: Vt 20 m/min

Numero di giri al motore: rpm 2000

Diametro della ruota: Dr 200 mm

Resistenza al rotolamento: Wr 0,092

Accellerazione massima: Ac 0,18 m/s²

Rendimento: h 0,85

Numero dei motori comandati: nmo 1

Numero ruote motorizzate: nrm 2

Numero ruote totale: nrt 4

Inerzia del motore: Jm 0,007 kgm²

Numero di giri necessari alla ruota: Gr 31,85

Rapporto teorico di riduzione: Ir 62,80

Sforzo dovuto all'inclinazione della corsa: Sinc 0,00 Kg

Tempo di avviamento: ta 1,85 sec

2.0 - Calcolo delle coppie

2.1 - Coppia necessaria a mantenere il sistema in traslazione

Fr = [(Pc+ Pe) * Wr] + Sinc * 9,81 = 1189,56 N

P1m = Fr * Vt / (h * 1000 * 60) = 0,47 kW

N1mot = P1m * 9549,3 /rpm = 2,23 Nm

2.2 - Coppia necessaria per accellerare il sistema

Is = 91,2 * (Pc+Pe) * Vt² / (rpm² * 60²) = 0,03293 kgm²

Im = Jm * nmo = 0,00700 kgm²

Iz = Is + Im =0,03993 kgm²

N2mot = Iz * rpm / (9,55 * ta) = 4,52 Nm

2.3 - Coppia necessaria in fase di accellerazione

Nmot = N1mot + N2mot = 6,74 Nm

3.0 - Risultati

Forza resistente totale: 1189,56 N

Potenza necessaria per ogni motore: 0,47 kW

Coppia accellerazione per ogni motore: 6,74 Nm

Coppia sistema in traslazione per ogni motore: 2,23 Nm

[Livio Orsini]

- devo considerare come momento di inerzia del motore la somma del mom di inerzia del riduttore e del carico massimo ?

Sì

- devo utilizzare un inverter per regolare la velocità del motore?

La soluzione più conveniente è un motore in cc con regolatore chopper.

[Obelix_2005]

Grazie a tutti per la collaborazione e per la velocità con cui mi avete aiutato.

Approfitto della vostra disponibilità per chiedervi un' ulteriore spiegazione :

-Non riesco a capire il calcolo del momento di inerzia necessario ad accelerare il carico (Is)

-Potrebbe essere corretto calcolare la coppia di primo distacco come la coppia costituita da 3 volte la forza resistente? (il coefficiente di attrito di primo distacco dovrebbe essere 3 volte il coefficiente di attito volvente)

-Non devo considerare anche il momento d'inerzia del riduttore?

grazie a tutti...siete mitici!!!!

[Colombani]

(il coefficiente di attrito di primo distacco dovrebbe essere 3 volte il coefficiente di attito volvente)

É una convenzione molto grossolana che si assume nella necessità di identificare le forze in gioco, considera che se il carro gira solo su sfere o su rotelle l'attrito di primo stacco è quasi inesistente, se esistono delle tenute in gomma, l'attiro di primo stacco incomincia a farsi sentire, con lubrificazione a grasso anziché ad olio è ancora maggiore, ed è ancora maggiore se vi è un precarico nei componenti meccanici.

-Non riesco a capire il calcolo del momento di inerzia necessario ad accelerare il carico (Is)

Il momento d'inerzia non è una forza e non è neanche un "momento", il momento d'inerzia indica più propriamente l'inerzia rotazionale che è in poche parole la stessa massa vista in un sistema polare anzichè lineare ossia è l'equivalente rotazionale della massa traslata.

Per calcolare il momento d'inerzia del carico dovrai indicare attraverso quali cinematismi avviene la trasmissione del movimento: vite? cinghia? cremagliera?, sono i passaggi necessari per convertire una massa traslata in una massa rotazionale (momento d'inerzia) su cui si farà poi il calcolo del momento (o coppia) necessario per ottenerne una determinata accelerazione angolare.

-Non devo considerare anche il momento d'inerzia del riduttore?

Ogni momento d'inerzia in gioco va sommato (a parità di velocità angolare s'intende).

[Obelix_2005]

...perfetto!!

ma non riesco a capire concettualmente il rapporto tra la velocità di traslazione del carico e quello di rotazione del motore presente nel messaggio di Hellis sopra scritto.

Ho un carico (13000 Kg) su un carrello che trasla ad una certa velocità (20 m/s);

alle ruote è collegato un motore che gira a 2000 rpm.

se si calcola il momento d'inerzia riferito all'albero motore non devo considerare come braccio il diametro della ruota?

grazie

[Obelix_2005]

ops...come braccio...il raggio della ruota??

[Hellis]

La formula da me postata è estratta dalla Norma UNI 7670 (calcolo dei meccanismi per apparecchi di sollevamento), e in generale vale per le traslazioni dei carichi.

Praticamente il valore calcolato è il momento d'inerzia del carico, rapportato all'albero veloce (albero motore) del sistema: attenzione non è un momento torcente o una coppia (Nm), ma convenzionalmente costituisce il prodotto fra una massa per il quadrato della sua distanza dall'asse (come scrive Colombani, in un sistema di riferimento polare). Ovviamente il calcolo deve tenere conto dei rapporti di riduzione, e per calcolare la coppia necessaria al motore, deve essere rapportato all'albero veloce.

Un'altra indicazione utile sui momenti di inerzia, è che un sistema ben dimensionato, il rapporto fra momento d'inerzia del motore/momento d'inerzia del carico (rapportato all'albero veloce) deve essere prossimo a 1.

Solitmente l'inerzia del riduttore è piuttosto trascurabile, comunque andrebbe considerata pure lei; tieni conto che un riduttore con una grandezza idonea alla tua applicazione, dovrebbe avere un'inerzia di circa 0,00006 kgm²

Modificato: 11 marzo 2005 da Hellis

[Colombani]

Non ho tempo di controllare i calcoli di hellis, ma ti rispondo velocemente,

ma non riesco a capire concettualmente il rapporto tra la velocità di traslazione del carico e quello di rotazione del motore

Velocità di rotazione del motore · rapporto di riduzione = velocità di rotazione della ruota

velocità di rotazione della ruota · Circonferenza della ruota = velocità lineare

Ovviamente se la circonferenza di appoggio della ruota viene ripetuta N volte nell'unità di tempo otteniamo la velocità lineare.

se si calcola il momento d'inerzia riferito all'albero motore non devo considerare come braccio il diametro della ruota?

Il momento d'inerzia del carico? Comunque sì, considera che il momento d'inerzia è una massa vista da un polo di rotazione:

Momento d'inerzia = ½ massa · r² [Kg·m²]

Per ottenetere il momento torcente all'albero si ha:

Momento torcente = momento d'inerzia · accelerazione angolare

Dove accelerazione angolare = accelerazione lineare / raggio

ricordati di non fare confusioni con i sistemi di misura, adopera i Radianti/secondo e i metri al secondo...

...poi considera anche l'eventuale rapporto di riduzione...

Saluti

[Obelix_2005]

ti ringrazio...

ho capito perfettamente!

garzie a tutti...vi farò sapere quando parlo con il mio capo!!!!

a presto

[Colombani]

Scusami hellis, non avevo notato che avevi già dato una risposta!

[Hellis]

Figurati Colombani, penso che la tua esposizione sia più chiara della mia

[Pietro Buttiglione]

aggiungo in calce sui mom di inerzia:

il modo migliore di vedere la cosa e' questo:

l'energia cinetica rotativa del carico vista dal lato motore, pari a 1/2 J (omega) quadrato

dove J e' l'inerzia del carico vista dall'albero motore,

DEVE essere uguale alla energia cinetica lineare, pari a 1/2 m (v)al quadrato ...

Giacche' ci siamo altra formula che ha il pregio, come questa di partire da cose 'sensibili', reali..

e' che il lavoro eseguito dalla coppia deve essere uguale a quello ottenibile sul moto lineare:

F.v= omega.C

ciao

pit