EuroWire July 2016

Articolo tecnico

I picchi, chiaramente visibili nella curva, sono dovuti allo sbilanciamento delle bobine.

In realtà, un simile approccio potrebbe generare picchi di coppia irrealistici nei segnali simulati; semplicemente non esistono motori con coppia illimitata. La Figura 5 mostra un esempio delle leggi relative ai motori. Simulazione dinamica e risultati Vengono eseguite numerose simulazioni dinamiche e vengono analizzati più di 60 casi, sulla base dei diversi casi di carico possibili definiti preliminarmente. è composta da tre fasi: l’accelerazione (da 0 alla velocità massima), una condizione di stato stazionario alla velocità massima e la frenatura di emergenza (decelerazione dalla velocità massima a zero in pochi secondi). Dal grande volume di dati raccolti è possibile definire tutte le informazioni necessarie per la progettazione; in particolare la potenza massima richiesta per i motori e la coppia e velocità massime su ciascuna parte. Ciascuna simulazione dinamica

Risultati dinamici come dati strutturali Come spiegato in precedenza, i risultati ottenuti dalla simulazione dinamica costituiscono i dati di partenza utilizzati per la simulazione strutturale. Utilizzando il software strutturale CAE ANSYS Workbench®, che è direttamente collegato con RecurDyn®, MFL esegue la simulazione del comportamento meccanico dei componenti principali della trefolatrice planetaria.

▲ ▲ Figura 4 : Detorsione planetaria

per simulare sia la cinematica (rapporto di trasmissione) sia la dinamica (carichi reciproci) che si verificano in qualsiasi coppia di ingranaggi. La Figura 4 illustra il sistema a detorsione degli ingranaggi. Si può vedere facilmente che la “funzione ingranaggio” di RecurDyn® è stata ampiamente utilizzata data la conformazione della catena di trasmissione. Quando si esegue ciascuna simulazione, tutti i carichi vengono automaticamente combinati lungo le catene di trasmissione, determinando una stima precisa della potenza richiesta per tutti gli alberi motore. Come parti attive della macchina, i motori elettrici sono modellati tenendo in considerazione l’inerzia effettiva delle parti rotanti e utilizzando le reali curve costruttive (coppia e velocità) di motori a induzione moderni. Altrimenti, utilizzando motori ideali (molto facile e semplice in RecurDyn®) si rischierebbe di ottenere una risposta imprecisa. ▼ ▼ Figura 5 : Curve della coppia e potenza in un motore a induzione

Forza orizzontale

Forza verticale

▲ ▲ Figura 6 : Velocità e coppia su ciascun albero di detorsione

▲ ▲ Figura 8 : Carico sulle culle

L’obiettivo è di verificare che tutti i componenti siano conformi alle specifiche di resistenza e deformabilità. Su una trefolatrice planetaria, tutti i componenti sono sottoposti a fatica (la Figura 8 mostra il carico sul telaio principale di una culla in rotazione attorno al proprio asse) cosicché i tecnici utilizzano metodi specifici per la verifica della struttura saldata sottoposta a fatica come i metodi “ hot spot ”, Radaj, ecc. La Figura 9 mostra la deformazione e la tensione Von Mises equivalente su una culla in due posizioni. Infine, è stato effettuato un controllo delle frequenze Eigen di tutte le parti della macchina per evitare qualsiasi rischio di risonanza.

Potenza (kW)

Velocità (giri/minuto)

Questi dati sono fondamentali per la corretta scelta dei motori e per una buona progettazione strutturale dei componenti (rotore, culle, giunti, ecc.). La Figura 6 illustra i risultati in termini di velocità di rotazione e coppia per ciascuna parte della catena di trasmissione. La Figura 7 mostra la potenza di una coppia di motore tipica in un ingranaggio. ▲ ▲ Figure 7 : Curva della coppia di un ingranaggio Dispositivo di detorsione 1 – ruota 2 – grandezza coppia motore (Nm) Tempo (s)

Coppia (Nm)

Velocità (giri/minuto)

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Luglio 2016