Scelta del riduttore
Procedimento per la scelta di un riduttore
Per procedere ad una scelta corretta di un riduttore occorre conoscere i seguenti dati fondamentali:
- potenza assorbita dalla macchina da comandare, ovvero potenza PL all'albero lento del riduttore [kW];
- rapporto di riduzione;
- velocità in entrata [rpm].
Sulla base del rapporto di riduzione e della tipologia dell'applicazione, si individua il tipo di riduttore (assi paralleli od ortogonali) ed il numero di coppie (1, 2, 3 o 4), e si ricava quindi il rendimento dalla tabella.
Si calcola poi la potenza richiesta all'albero veloce, dividendo la potenza all'albero lento per il rendimento del riduttore:
In funzione del tipo di applicazione e del funzionamento, si determina quindi il fattore di servizio necessario, che corrisponde al grado di sicurezza che si intende conferire al progetto, in quanto rappresenta il rapporto fra la potenza massima trasmissibile dal riduttore e la potenza realmente applicata in condizioni operative.
Noto il fattore di servizio FS, si ricava la potenza nominale minima del riduttore:
Infine, dalla tabella delle potenze del tipo di riduttore in questione, in funzione del rapporto e della velocità in entrata, si sceglie il riduttore con potenza nominale almeno uguale o superiore a quella appena calcolata.
Si verifica quindi la necessità della lubrificazione forzata (simbolo "•" sulla tabella di potenza) e si controlla che la potenza termica naturale (opportunamente corretta mediante i coefficienti di cui alle tabelle 3, 4 e 5 ) sia inferiore alla potenza assorbita dal riduttore durante il funzionamento; in caso contrario, occorre prevedere mezzi ausiliari di raffreddamento (ventola, serpentina, ...) o, se questi non sono accettabili, passare ad una taglia superiore in modo da far fronte con la potenza termica naturale alle necessità del progetto.
Inoltre, occorre controllare che i sovraccarichi istantanei a cui può essere sottoposto il riduttore (coppie di avviamento o urti) non siano superiori a 2.5 volte la coppia corrispondente alla potenza di tabella del riduttore scelto.
A questo proposito, si noti che, al fine di evitare inutili sovrasollecitazioni allo spunto, è buona norma che il motore di comando del riduttore non sia eccessivamente sovradimensionato rispetto alla potenza realmente necessaria.
In ogni caso, qualora il riduttore sia sottoposto ad avviamenti frequenti, occorre tener conto di un fattore di riduzione della potenza nominale del riduttore stesso, ricavabile dalla tabella 2 in funzione del tipo di applicazione e del numero di avviamenti/ora.
Esempio di scelta di un riduttore
riduttore ad assi paralleli per comando di un ventilatore, azionato da motore elettrico con funzionamento continuo per 24 ore/giorno.
Dati di progetto:
- potenza assorbita all'albero lento: 450 kW
- velocità di rotazione in ingresso: 1500 rpm
- velocità di rotazione in uscita:165 rpm
- temperatura ambiente: 30°C
- temperatura acqua di raffreddamento: 30°C
Calcolo del rapporto di riduzione teorico ed individuazione del tipo di riduttore:
si calcola il rapporto di riduzione teorico:
In funzione del rapporto si individua il tipo di riduttore, ovvero C2 (assi paralleli, due coppie di riduzione), per il quale è disponibile il rapporto nominale 9.
Determinazione del fattore di servizio:
dalla tabella 8 si deduce che l'applicazione in questione è classificata come soggetta a moderati sovraccarichi, e quindi dalla tabella 1 per motore elettrico e servizio continuo si ricava il fattore di servizio necessario, pari a 1.5.
Calcolo della potenza nominale minima necessaria:
si calcola quindi la potenza nominale minima richiesta al riduttore, in funzione della potenza assorbita all'albero lento, del rendimento del riduttore e del fattore di servizio richiesto:
PN=1.5x(450/0.98)=688.8 kW.
Scelta della taglia del riduttore:
dalla tabella delle potenze dei riduttori C2, per il rapporto nominale 9 si individua la grandezza necessaria, ovvero la taglia 320; il riduttore C2-320, infatti, dispone di una potenza nominale di 722 kW a 1500 rpm, maggiore dei 688.8 kW richiesti. Quindi, il fattore di servizio effettivo sarà pari a 722/450=1.6.
Verifica della potenza termica:
sulla base della tabella delle potenze termiche dei riduttori C2, si ricavano i valori di 213 kW, 389 kW e 625 kW rispettivamente per la potenza termica naturale, con ventola e con serpentina. Questi tre valori vengono modificati dai coefficienti relativi alla temperatura ambiente (tabella 3), alla durata di utilizzo (tabella 4) ed alla temperatura dell'acqua di raffreddamento (tabella 5), ottenendo i seguenti valori:
potenza termica naturale:
213 x 0.84 x 1 = 178.9 kW
potenza termica con ventola:
389 x 0.85 x 1 = 330.6 kW
potenza termica con serpentina:
[(625-213) x 0.91+213 x 0.84] x 1= 553.8 kW
Pertanto, si rende necessaria l'adozione di una serpentina di raffreddamento, a fronte di una potenza assorbita di 450 kW.
Considerazioni aggiuntive:
il rapporto di riduzione esatto vale 9.000, a fronte di un rapporto richiesto di 9.09;
la lubrificazione può essere a sbattimento d'olio;
deve essere precisata la forma costruttiva (vedere figura)
