| Alberti Beati Canziani |
A cura di: - Alberti Christian
- Beati Roberto
- Canziani Daniele
Finalità
Obiettivo del lavoro è stata la realizzazione di un modello 3D del CAMBIO GAMMA T2000 per macchine utensili, rispettando le specifiche dimensionali e i vincoli di posizionamento per il corretto funzionamento dell'apparato forniti dall'azienda costruttrice Jobs s.p.a., e la successiva parametrizzazione delle ruote dentate ingrananti e dei rispettivi alberi completi di cuscinetti, distanziali e anelli di tenuta.
Cambio Gamma T2000
Il cambio, ideato per una macchina utensile, consente tramite l'utilizzo di un pistone idraulico di selezionare la velocità tra due possibili: una lenta e una rapida.
Il diverso valore della velocità dell'albero di uscita è realizzato mediante l'opportuna scelta tra due diverse coppie di ruote dentate come si vede nel disegno del modello del cambio sotto riportato.
Fasi di lavoro
Ricevuti i disegni bidimensionali del complessivo e della maggior parte dei pezzi meccanici, abbiamo suddiviso l'assieme generale in più sottoassiemi:
Cassa esterna
Gruppo albero di supporto
Gruppo albero condotto di uscita
Gruppo cambio-staffa
Albero conduttore con relativo ingranaggio
Abbiamo proceduto quindi alla realizzazione tridimensionale dei singoli pezzi utilizzando il programma Solid Edge V11, e successivamente all'assemblaggio di tutte le parti tramite approccio sia di tipo TOP DOWN che BOTTOM UP, a seconda del metodo più adatto alla particolare situazione.
Menzione a parte merita la modellazione degli elementi di bulloneria, vale a dire le viti che permettono di collegare in modo stabile le diverse parti.
Per realizzare questi particolari abbiamo sfruttato l'opzione di Solid Edge per la creazione di famiglie, che consente di realizzare una libreria di elementi partendo da un modello base.
Il passaggio successivo è stata la realizzazione della vista esplosa che permette di apprezzare la concatenazione delle varie parti e un possibile schema di assemblaggio dell'insieme, seguito dalla realizzazione di un prototipo in movimento.
Passo conclusivo è stata la PARAMETRIZZAZIONE del cambio.
Nella parametrizzazione abbiamo preso in considerazione la trasformazione dimensionale dell'albero di uscita e del contralbero da un punto di vista puramente geometrico, grafico e logico.
Abbiamo preferito non entrare nel merito di un dimensionamento meccanico dei due organi rotanti a causa della mancanza di specifiche tecniche relative alla macchina su cui deve essere montato il pezzo, che preclude la posssibilità di conoscere gli sforzi e le sollecitazioni cui sono soggetti i vari componenti, nonché della mancanza di conoscenza del metodo di progettazione seguito dall'azienda stessa. Infatti, essendo un dispositivo per la trasmissione di potenza mediante ruote dentate, sarebbe possibile realizzare un dimensionamento del pezzo sulla base del solo momento torcente (generalmente considerato come più gravoso in queste applicazioni), oppure sfruttare un sistema di valutazione dello sforzo su una opportuna combinazione di momento torcente e flettente. Un eventuale dimensionamento meccanico dei due alberi si completerebbe con una verifica di resistenza meccanica a fatica rotante, previa valutazione degli effetti di intaglio.
Abbiamo deciso di procedere alla parametrizzazione solo del contralbero e dell'albero di uscita in quanto la cassa esterna e le flange che la completano (essendo pezzi da fonderia realizzati con estrema precisione per limitare gli ingombri) necessiterebbero, in caso di modifica delle ruote dentate, dei diametri degli alberi e dei cuscinetti, di una modifica totale e quindi di una riprogettazione adeguata e finalizzata all'ottimizzazione degli spazi di ingombro.
Nel progetto abbiamo dato più peso alla modificazione delle dimensioni, basandoci sui valori nominali ricavati dai disegni a disposizione. Importante è notare che il passaggio dalla parametrizzazione puramente geometrica, realizzata da noi, ad una più ingegneristicamente corretta consiste semplicemente in uno sviluppo delle formule di calcolo che comandano le dimensioni dei due alberi, ma non in un rifacimento del progetto.
DIMENSIONI IMPORTANTI PER LA PARAMETRIZZAZIONE SONO I DUE RAPPORTI DI TRASMISSIONE
Lasciando fisso il rapporto di trasmissione all'ingresso del cambio (nello schema è il rapporto di trasmissione tra ruota di ingresso e ruota contralbero), scelti i due parametri fondamentali tra un determinato range di valori, si determinano i rapporti di trasmissione intermedi.
Più specificatamente, utilizzando il rapporto di trasmissione intermedio lento o veloce e il modulo della dentatura ( lasciato fisso e uguale a quello utilizzato nel cambio di riferimento) si hanno tutti i valori geometrici per la costruzione della coppia di ruote dentate a denti dritti.Dalle dimensioni delle ruote si decidono i diametri degli alberi con relazioni puramente geometriche come accennato in precedenza, senza considerazioni meccaniche.
Ricavati i diametri si utilizzano questi per determinare di conseguenza le dimensioni di cuscinetti, seeger, flange e distanziali montati sui due alberi.
Per la parametrizzazione abbiamo utilizzato Microsoft Excel in modo da avere una maggiore potenza di calcolo. Inoltre riportando alcune tabelle UNI e pagine di manuale SKF abbiamo ottenuto la determinazione delle dimensioni di alcuni componenti in modo automatico. Per esempio basandosi sul diametro su cui alloggiano i cuscinetti, si rilevano automaticamente le dimensioni degli stessi; analogo procedimento si è utilizzato per la parametrizzazione di seeger e distanziali.
Sono state così messe in risalto le potenzialità del software, tralasciando un lavoro di vera e completa progettazione che potrà integrare il lavoro in qualsiasi momento con l'acquisizione di tutti i dati necessari.
Link utili:
Riferimenti corso Laboratorio di disegno assistito al calcolatore