GEAR2000 - CAM-SOFT s.n.c. · Computer Aided Manufacturing Software CAM SOFT s.n.c. di dott. Marco...

Computer Aided Manufacturing Software

CAM SOFT s.n.c.di dott. Marco Campironi & C.

Via Piemonte, 320064 GORGONZOLA ( MI ) ITALIATelefono ++39 02 95 14 748 Fax ++39 02 95 17 665

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Cronologia delle pubblicazioni:Prima edizione Settembre 2000Seconda edizione Febbraio 2003Terza edizione Febbraio 2004Quarta edizione Aprile 2005Quinta edizione Gennaio 2007Sesta edizione Luglio 2007Settima edizione Giugno 2008

Manuale UtenteGEAR2000

versione 03.07

mailto:[email protected]

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Sommario

Indice Contenuti

3 Nuove Funzionalità4 Avvertenze4 La Società4 I Servizi5 Presentazione6 Note per l’installazione7 Finestra Principale8 Nuova Ruota10 Modifica dei dati12 Ingranamento13 Creazione dei Profili16 Export 2D e 3D16 Visualizzazione Grafica17 Plottatura Tavola18 Configurazione e personalizzazione19 APPENDICE A – Profili Speciali ( ROOT, GEROTOR, WANKEL )19 Compressore di ROOT21 Pompe GEROTOR22 GEROTOR Rotore ESTERNO Noto ( Archi di Cerchio )24 GEROTOR Rotore INTERNO Noto ( Archi di Cerchio )26 Compressore a Lobi CICLOIDALI28 Motore WANKEL30 APPENDICE B – Scanalati , Cremagliere e Pulegge30 Accoppiamenti SCANALATI CILINDRICI secondo ISO 415633 CREMAGLIERA con Pignone a RULLI35 PULEGGE per trasmissioni sincrone secondo UNI 8103 e DIN 7721-238 APPENDICE C – Ruote per CATENE ISO 60641 Abbreviazioni

Pag.2 CAM SOFT Gear2000

Cronologia dellenuove Funzionalità Descrizione

Versione 02.00 Febbraio 2004 ● Inserimento calcolo per ruota in Hostaform.

Versione 02.00bSettembre 2004

● Passaggio automatico dei dati dal calcolo della ruota in Hostaform al calcolo del profilo tramite il pulsante ‘Modifica’ nella finestra principale.

● Verifica dell’inserimento dei Diametri con valori imposti.

Versione 03.00Aprile 2005

● Inserimento di nuovi profili speciali : Compressore ROOT, Pompe GEROTOR e Motore WANKEL.● Nella finestra 3D e’ possibile , cliccando il tasto DX del mouse , accedere ad un menù contenente i comandi più

usati per la verifica del Solido Generato. Inoltre c’è la possibilità’ di cambiare il colore dello sfondo per avere una migliore visualizzazione dell’immagine generata.

Versione 03.01 Luglio 2005 ● Memorizzazione delle informazioni dei profili e delle immagini in un unico documento in formato HTML.

Versione 03.02Febbraio 2006

● Memorizzazione nello stesso file di più oggetti solidi in formato IGES 3D.● Per i GEROTOR è possibile salvare nei Dati anche una tabella con i Punti di Controllo e , con la funzione Ritiro,

riscalare i Profili.

Versione 03.03Settembre 2006

● E' possibile evitare l'interferenza degli ingranaggi sotto carico.● Con Opzioni->Personalizza->Configurazione->Evolvente=1 si ottimizzano i punti dell'evolvente.● Si possono vedere i dati prima dell'effettivo caricamento (PREVIEW).● La funzione Salva3D è stata ampliata con i formati IGES3D,STEP,STL e VRML.● Per le Ruote Coniche è possibile inserire il raccordo di testa e modificare l'angolo del Cono Esterno.

Versione 03.04 Gennaio 2007 ● Inserimento di nuovi profili speciali : Ingranaggi SCANALATI, CREMAGLIERE con Pignone a Rulli e PULEGGE.

Versione 03.05 Giugno 2007 ● Implementazione della Versione DEMO di GEAR2000.

Versione 03.06 Luglio 2007 ● Profili di Ruote per CATENE ISO 606.

CAM SOFT Gear2000 pag. 3

Avvertenze

La CAM SOFT s.n.c. non fornisce alcuna garanzia in merito al presente materiale. Sono in particolare escluse le garanzie implicite sulla commerciabilità e sulla idoneità in rapporto a impieghi specifici.

La CAM SOFT s.n.c. declina ogni responsabilità derivante da errori contenuti in questo manuale, o per danni (accidentali o no) derivanti dalla fornitura, interpretazione ed uso dello stesso.

Questo documento ed i supporti magnetici allegati contengono informazioni di proprietà riservata, protette da diritto d'autore. Tutti i diritti sono riservati. Nessuna delle parti del documento o del supporto magnetico potrà essere riprodotta (eccetto che a scopo di sicurezza e salvataggio) nè tradotta in altro linguaggio di programmazione o in altra lingua senza preventivo consenso scritto della CAM SOFT s.n.c.

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La Societá

CAM SOFT s.n.c. dal 1982 progetta e realizza reti LAN e sistemi informativi tecnico scientifici, integrando prodotti e servizi.

CAM SOFT s.n.c. vantando una consolidata esperienza nel settore del CN si presenta sul mercato come solutore di problemi con una struttura esperta di consulenza e sviluppo software.

CAM SOFT s.n.c. offre soluzioni vantaggiose nel settore CAD / CAM comprendenti:• Consulenza organizzativa ed applicativa.• Fornitura di sistemi.• Sviluppo di software dedicato.• Servizi vari.

I Servizi

CAM SOFT s.n.c. pone a disposizione degli Utenti la sua esperienza dando supporto alle aziende che operano nell'ambito della progettazione ( CAD ) e produzione meccanica ( CAM ) .


L'insieme dei servizi comprende:

● Fornitura del software su Floppy disk , CD o tramite E-mail , unitamente alla licenza legata ad una chiave hardware da inserire nella porta parallela. ● L'installazione é completamente guidata da una procedura di Setup .● Consulenza tecnica, commerciale e organizzativa nella fase di pre-vendita.● Servizi d'assistenza all'avviamento e all'utilizzo del sistema.● Formazione del personale tecnico attraverso corsi ed aggiornamenti per assicurare l'assimilazione delle tecnologie di lavoro.● Aggiornamento periodico del software e aggiunta di nuovi moduli.● Supporto completo post-vendita con assistenza in "loco" e consulenza telefonica.● Supporto personalizzato.

Presentazione

GEAR2000 é un’applicazione orientata alla verifica ed alla ottimizzazione di una coppia di ruote dentate (ingranaggio), in relazione alle condizioni di funzionamento ed accoppiamento ed in rispetto delle norme DIN 58400-58405-3960-867 .

GEAR2000 definisce inoltre il profilo del fianco ed il profilo di fondo al fine di ottenere un percorso utensile idoneo a realizzare i componenti di un eventuale stampo.

Le tipologie analizzate sono:

● Ingranaggi cilindrici assi paralleli, esterni ed interni a dentatura diritta ed elicoidale .● Ingranaggi cilindrici a norma Cetheor .● Ingranaggi esterni a dentatura diritta, assi concorrenti ● Verifica della resistenza meccanica per coppia: vite in acciaio / ruota in Hostaform® .● Compressore ROOT, Pompe GEROTOR , Motore WANKEL , Ingranaggi cilindrici SCANALATI, Cremagliere a Rulli , PULEGGE e Ruote per Catene.

Funzionalità principali

● Verifica interferenza ed analisi strisciamenti con o senza variazione d’interasse; proposta della soluzione ottimizzata. ● Simulazione grafica dell’ingranamento e verifica del gioco. ● Ricalcolo e verifica, in rispetto delle norme DIN, di tutti i dati inseriti; eventuali incongruenze vengono evidenziate ed é richiesta la eventuale deroga alle

norme stesse. ● Calcolo del profilo del dente e della ruota ,generazione dei file CAD in formato DXF , MI ed IGES3D. ● Output grafici secondo norme DIN, visualizzazione e stampa di tutti i dati imposti e calcolati. ● Archiviazione dei dati con la possibilità di caricare e modificare un progetto precedentemente memorizzato.


Benefici● L’ambiente WINDOWS® consente elevate potenzialità e semplicità d'uso , l’inserimento con WIZARD , DIALOG-BOX ed ICONE facilita la verifica o la

sostituzione dei parametri inseriti. ● Ridotto numero di parametri da impostare , i parametri omessi vengono ricalcolati secondo le norme DIN. ● Modifica interattiva dei parametri. ● Sviluppo e verifica dell’analisi in tempi brevi , il progettista può operare una scelta tra le soluzioni ottenute e quelle proposte con ottimizzazione. ● Verifica in tempo reale sugli output grafici ed alfanumerici che annulla le possibilità di errore.● GEAR2000 é integrabile con altri applicativi di CAM SOFT s.n.c. dedicati alla esecuzione di pezzi meccanici su Macchine a CN .

Note per l’installazione

GEAR2000 funziona in qualsiasi ambiente Windows® . La configurazione hardware minima richiesta é un PC con processore PENTIUMIII® , 256 Mb di memoria RAM ed una memoria di massa ( capacità disco ) in funzione della quantità di files da archiviare dato che lo spazio necessario all'installazione del programma é di soli 40 Mb . La risoluzione grafica del monitor minima consigliata e’ 1024x768 pixel.Nei Sistemi Operativi Windows® NT , 2000 , XP e Vista assicurarsi di essere utente Amministratore ( ADMINISTRATOR ) prima di iniziare l’installazione .

➔ Inserire il CD-ROM nell’unità CD/DVD-ROM .➔ Se la procedura automatica di installazione non si avvia dopo alcuni secondi :

➔ Accedere al contenuto del CD-ROM da Risorse del computer , selezionare l’unità CD-ROM e fare un doppio CLICK sul file Gear2000\Setup.exe .➔ Portare a termine la procedura di installazione confermando le istruzioni che verranno visualizzate.➔ NON RIAVVIARE IL SISTEMA.➔ Inserire la chiave hardware di protezione nella porta parallela o USB .➔ Visualizzare il contenuto del CD-ROM .➔ Fare doppio CLICK sul file Setup.bat del direttorio floppy_exsekey . ➔ Completare la procedura, togliere il CD-ROM dall’unitá e RIAVVIARE IL SISTEMA ( solo per Windows® NT e 2000 ).

Siete ora pronti ad utilizzare il programma accedendovi dal menù di Start (AVVIO) → Programmi → CAM-SOFT → GEAR2000.Se GEAR2000 dovesse funzionare in modalità DEMO occorre verificare la Licenza e, nel caso in cui la chiave di protezione ( IDModule )

non venga riconosciuto, utilizzare la funzione Attiva IDModule presente nel menù ? .

E' possibile installareGEAR2000 anche su altri computer semplicemente

copiando l'intera cartella C:\CAM-SOFT e , dopo aver spostato fisicamente la chiave di protezione sul PC che deve utilizzare il programma, Attivare l' IDModule .


Finestra Principale

All' avvio del programma compare la finestra principale dove sono attivi i comandi Nuova , Carica e Manuale.CLICKando Nuova Ruotacompare la finestra per la selezione del tipo di Ingranaggio o Profilo Speciale ( Figura 1 ) consentendone l'inserimento ex-novo dei dati di definizione.

TIPOLOGIE ANALIZZATE:● Ingranaggi a DENTI DRITTI o ELICOIDALI , interni ed esterni● Ingranaggi CONICI ad assi concorrenti● Accoppiamenti SCANALATI CILINDRICI ISO 4156● Pompe GEROTOR● Compressore a Lobi Cicloidali● Compressore ROOT● Motore WANKEL● Cremagliere con Pignone a Rulli● Pulegge UNI 8103 e DIN 7721-2● Ruote per CATENE ISO 606

Carica DatiPer il caricamento di dati precedentemente salvati.

ManualePer la visualizzazione di questo aiuto in linea.

Figura 1 - finestra principale con Nuova selezione del tipo di Ingranaggio


Nuova RuotaCLICKando il pulsante compare un menù guidato ( WIZARD ) composto da più pagine ; questo menù rimane attivo fino al completamento dell'input

ed é possibile avanzare di una pagina con il tasto Continua o tornare alla precedente con il tasto Indietro .Se non si utilizza il tasto Interrompi che termina l'inserimento dei dati, si giunge all'ultima pagina e quindi con il tasto Fine viene creato il profilo del dente.

( WIZARD di inserimento Nuova Ruota ; Figure 2, 3 e 4 ).

Ovviamente se nel menù iniziale ( Figura 1 )viene selezionata la RUOTA CONIUGATA Conosciuta compariranno anche le finestre per inserire valori relativi alla ruota coniugata , inoltre se viene attivato il flag ANALISI ED EQUILIBRATURA DEGLI STRISCIAMENTI , sempre durante l'inserimento dei dati, comparirà un grafico ( Figura 5 ) con l'indicazione dei valori degli strisciamenti specifici derivanti dai dati imposti e quelli ottimizzati dal programma attraverso il calcolo di dati alternativi proposti ( Figura 6 ).


Figura 5 - analisi ed equilibratura strisciamenti

Dopo l’analisi i dati utilizzati sono quelli Imposti , é tuttavia possibile selezionare i dati Calcolati cliccando nella DIALOG-BOX sulla colonna dei dati stessi ( Figura 6 ) .

Figura 6 – dati Imposti o Calcolati


Ad inserimento completato nella parte destra della finestra principale , oltre ai comandi già presenti, ne vengono attivati di nuovi :

Salva consente di memorizzare i dati inseriti .

Modifica permette di modificare i dati precedentemente inseriti ed equivale al comando Carica quando sfrutta l'opzione Solo Dati ( Figura 7 ). Perché la modifica abbia effetto e necessario giungere nuovamente all'ultima pagina e confermare con il tasto Fine ; se si è utilizzata precedentemente la funzione Verifica Vite Senza Fine – Ruota Elicoidale in HOSTAFORM è

possibile calcolare il profilo dell’ ingranaggio con gli ultimi dati verificati.

Figura 7 – Carica Solo Dati

Figura 8 – Carica Visualizza SolidoSe invece si utilizza l'opzione Visualizza Solido il programma caricherà l'ingranaggio creando subito il modello solido nella modalitàdefinita dalle 3 opzioni alternate Preview, Solido Semplice e Solido ( Figure 9, 10 ed 11 ).


La differenza fra queste 3 scelte dipende dal fatto se devo o meno salvare un modello solido dell'ingranaggio per esportarlo in un programma di modellazione solida ( funzione Salva 3D ) oppure no, se devo semplicemente cercare una lavorazione già fatta e non mi serve il solido definito in modo preciso dato che , a seconda che abbia a disposizione un Personal Computer potente o meno, la generazione del suddetto può impiegare anche tempi relativamente lunghi. L'immagine a sinistra è la Preview ed è la più veloce , quella in centro è la Solido Semplice e genera oggetti senza raccordi e trimmature varie, quella a destra invece è la Solido più precisa e completa.

Figure 9,10 ed 11 – Modalità di generazione del Solido


Ingran. Verifica l'ingranamento tra Pignone e Ruota oppure tra Ruota e Cremagliera ; compare una nuova finestra ( Figura 12 ) ,alternativamente per Ruota o Pignone , nella quale é possibile verificare il gioco in funzione di una variazione d'interasse, verificare il valore del rapporto di condotta ed ingrandire e parametrizzare la simulazione inserendo l'angolo di partenza ed il passo angolare.

Figura 12 – Ingranamenti Pignone e RuotaSe durante la simulazione dell'ingranamento, il profilo del dente non viene rappresentato in modo corretto, é possibile che si debba agire sul Numero di Punti inserito ( vedi Figura 4) , infatti tale numero indica quanti punti sono richiesti nella definizione del profilo dell'evolvente; si consiglia di inserire un punto per ogni mezzo millimetro di altezza del dente.


Se il numero inserito é troppo basso, l'approssimazione del fianco puó comportare una variazione sul calcolo delle quote rulli o della quota di Wildhaber.Se il numero é troppo elevato, la ridotta dimensione degli archi tangenti potrebbe compromettere la precisione nella definizione degli stessi nel formato ISO.Un altro risultato disatteso si può verificare se i dati del raccordo di piede o di testa non sono conformi alle norme DIN ed incompatibili con le dimensioni del dente (generalmente troppo grandi).

Solido , Pignone e RuotaUna volta terminato l'inserimento dei dati costruttivi é possibile generare i profili delle ruote da realizzare, ovviamente il pulsante Ruota comparirà solamente se ho intenzione di realizzare anche la Ruota Coniugata ( vedi Figura 2 ).

CLICKando il comando compare una DIALOG-BOX ( Figura 13 ) in cui si può scegliere di generare, non solo una ruota completa , ma anche una parziale di un numero di denti specificato.

Figura 13 – Dati per la costruzione del Profilo da realizzare


Per le Ruota Coniche invece compaiono altre DIALOG-BOX ( Figura 14 e 15 ) in cui inserire i valori tipici di questo tipo di ingranaggi.

In molte di queste finestre di inserimento dati , per aiutare l'operatore, vengono visualizzati dei disegni con quote che riportano i valori da inserire.

Figura 14 – Dati per la costruzione del Pignone ConicoFigura 15 – Dati per la costruzione della Ruota Coniugata Conica


Se ho anche la Ruota Coniugata, CLICKando Ruota devo inserirne lo spessore SR ( Figura 15 ) per ottenere l'accoppiamento degli ingranaggi ( Figure 16 e 17 ).

Una volta generati i solidi vengono attivati , nella parte sinistra della finestra principale, i comandi di Visualizzazione in parte disponibili anche nel menù a discesa che appare quando si CLICKa con il tasto destro del Mouse sullo sfondo.


Contemporaneamente vengono attivati una serie di comandi nella finestra principale:

Nella parte in basso a destra quelli per gli Output.Dati Salva i dati in un documento HTML che, oltre a contenere tutti i dati costruttivi dell'ingranaggio, ne salva anche l'immagine corrente nella finestra principale. Questo tipo di documento è leggibile con qualsiasi programma di navigazione Internet ( Internet Explorer, Firefox ecc. ecc.).

Salva 2D Esporta il Profilo in 2D, la scrittura del file MI o DXF é riferita all’elemento attivo nella finestra 3D; nel caso coppia Ruota-Pignone, quando vengono rappresentati entrambi i solidi, occorre selezionare una delle ruote CLICKandola con il mouse. La ruota attiva sarà quella con i bordi evidenziati dal contorno. Il profilo attivo e visualizzato può essere memorizzato in uno dei due formati CAD previsti:● MI , formato tipico del CAD ME10® di HEWLETT-PACKARD® versione 2.02 non compressa , una delle più vecchie , per renderlo compatibile anche con le prime versioni del CAD ME10® .● DXF , formato generico DXF non compresso tipico del CAD AutoCAD® .

Salva 3D Esporta il Solido in file 3D nei formati IGES3D,STEP,STL e VRML tipici dei Modellatori Solidi.

Le Cartelle di salvataggio ( Salva in : dati ) possono essere personalizzate utilizzando il comando Personalizza del menù Opzioni .

Nella parte di sinistra invece i comandi per la Visualizzazione Grafica che servono per verificare l'ingranaggio, per simulare l'ingranamento ed ingrandire le zone interessate; nell'ordine dall'alto al basso abbiamo Ottimizza, Ingrandisci Finestra, Ingrandimento Dinamico, Sposta, Vista Frontale, Vista da sopra, Vista da sinistra, Vista da dietro, Vista da destra, Vista da sotto, Vista Assonometrica ( Default ), Ruota, Modello Solido ( Default ), Modello in Wireframe (lento). Alcuni di questi comandi sono anche disponibili in un menù a discesa che compare premendo sullo sfondo con il tasto destro del mouse.

Racchiusi in Muovi poi ci sono i comandi per la simulazione Play (inizia la simulazione), Pausa e Step che muove la posizione di un passo definibile premendo sul cursore a discesa ( il numero 1 indica i gradi per ogni passo ).


Tavola Crea una tabella con disegno da plottare o esportare in DXF per poter importare l'ingranaggio ( e la tabella ) in qualsiasi disegno CAD.La plottatura , come la scrittura dei files MI e DXF , é riferita all’elemento attivo nella finestra 3D.

Compare una nuova finestra con la visualizzazione dell'output che può essere:

● Salva Immaginein formato .BMP ( Bitmap Windows ) per importarlo in documentazioni grafiche.

● Salva DXF per importarlo in un file CAD.

● Salva Tabellain formato testo .TXT per avere un output più generico possibile .

● Stampaper plottarlo su stampante o plotter.

Tavola


Configurazione e personalizzazioneÉ possibile configurare GEAR2000 in modo che ,quando inizia una nuova sessione di lavoro, alcune impostazioni vengano lette sempre uguali.Utilizzando il comando Personalizza del menù Opzioni si possono cambiare :


Appendice A - Profili Speciali

Lo studio si pone come finalità la definizione di alcune tipologie di profili speciali dedicati alla costruzione delle pompe. Ne sono state individuate alcune che rivestono un particolare interesse costruttivo e sono caratterizzate dalla applicazione ed utilizzo di generiche coppie di ruote dentate esterne/interne, ciascuna con specifiche modalità funzionali nel settore dei motori a combustione interna :

• Compressore Root.• Pompe di lubrificazione del tipo GEROTOR.• Motore Wankel

Per ciascuna tipologia è proposto un metodo di calcolo del profilo utilizzato, con modalità parametriche, utilizzando la minima indispensabile sequenza di INPUT. Nell'analisi si prescinde da qualsiasi attività di progettazione. Particolare riferimento è fatto agli studi sviluppati dal Politecnico di Torino (Dipartimento di Energetica) e da Magneti Marelli (Divisione Componenti Meccanici).

Compressore di ROOT

Questo tipo di pompa presenta i seguenti vantaggi :

1. Grande Portata.2. Profili Coniugati in contatto o in prossimità di contatto continuo.3. L’impiego più frequente appare nei motori a carter secco per l’aspirazione del lubrificante e

relativi vapori dal carter del motore. Ulteriori impieghi si rilevano nell’industria tessile per il soffiaggio di aria calda per l’essicazione dei tessuti. Essendo il compressore Root reversibile può essere utilizzato come compressore o come pompa, trova quindi un larghissimo impiego nella misurazione della portata di fluidi.

4. Non è necessario lubrificare il contatto fra i rotori in quanto fra di essi è possibile mantenere un gioco controllato, fra le superfici coniugate non vi è quindi strisciamento nel moto relativo. Per ottimizzare il rendimento lo stesso minimo gioco deve essere mantenuto fra rotori e carter. E’ parimenti necessario mantenere rigorosamente la posizione reciproca fra i rotori: ciò viene garantito da una coppia di ruote dentate con rapporto di trasmissione 1 : 1

5. Fra gli svantaggi è opportuno notare che la portata istantanea non è costante.

Compressore di ROOT a 3 Lobi


Anche le rollette R1 , R2 .... Ri hanno uguale diametroI profili coniugati sono costituiti da Epicicloidi ed Ipocicloidi ciascuna per il numero dei Lobi. La dimensione fondamentale è costituita dall’interasse fra i due rotori IY , i due cerchi primitivi sono sempre supposti uguali, la somma dei loro diametri, C1 + C2 è uguale ad IY.

Anche le rollette R1 , R2 ..... Ri hanno uguale diametro.

IY : Interasse di funzionamento dei lobi del compressore, distanza tra i 2 centri.

Calc : Passo di calcolo espresso in gradi.

Dist : Distanza minima fra i punti di calcolo ottenuti con Calc ( Si suggerisce l’adozione di 0.2 mm )

JMAX : Gioco Max di accoppiamento ammesso,questo valore consente di definire il valore di Offset (Equidistanza) da applicare al profilo. Il suo valore è definito dalla seguente :Off = ( JMAX - ( 0.min - 0.max ) /2 ) * Kin cui K è un parametro gestibile dall’Utente che si prefigge di garantire la presenza di un gioco minimo anche quando Iy risulta essere realizzato con il valore minimo di scostamento.Il valore di Off risulta sempre < 0

K assume invece valori sempre > 1 ( Si suggerisce l’adozione di 1.1 )

Verifica della portata della pompa :La portata è calcolabile parametricamente rispetto al numero dei Lobi ed al rapporto fra l’area delle camere e l’area del quadrato avente lato uguale all’interasse fra i lobi, il parametro utilizzato è denominato “K” (per N=2 vale 1,78) .La portata è espressa in litri / min .


Pompe di lubrificazione tipo GEROTOR

Questo tipo di pompe è comunemente utilizzato per la lubrificazione forzata dei motori endotermici.

La pompa è il cuore del motore e provvede alla lubrificazione di varie sue parti in movimento.

La maggior parte delle pompe sono costituite da quattro elementi :

1. Il corpo principale (carter)2. Il coperchio3. L’insieme di due rotori, uno interno,

l’altro esterno4. La valvola limitatrice di pressione.

Si prescinde da qualsiasi considerazione progettuale e ci si occupa esclusivamente dell’insieme dei due rotori, esterno ed interno, per la definizione dei loro profili.

GEROTOR : Rotore Esterno noto composto da archi di cerchio (Condizione 1).

Per i rotori sono analizzate due tipologie fondamentali derivanti da :

1. Rotore esterno o interno introdotto come riferimento geometrico di partenza. 2. Caratteristiche geometriche del profilo del rotore.

Si possono quindi avere le due condizioni di riferimento di cui la seconda si suddivide in due ulteriori sottocondizioni :


Condizione 1 - Rotore esterno noto

Gli elementi geometrici sono costituiti da ARCHI DI CERCHIO ed il disegno del Rotore Esterno è autocostruito tramite i dati forniti in INPUT.

L’Eccentricità, anche se fornita, viene verificata in quanto legata alle grandezze DeRi e G ed indica la distanza tra il centro del Profilo del ROTORE INTERNO e quello del Profilo dello STATORE ESTERNO.

dati per GEROTOR Condizione 1.


Calc : Passo di calcolo in gradi ( Si suggerisce l’adozione di 0.5 gradi )

Dist : Distanza minima fra i punti calcolati ( Si suggerisce l’adozione di 0.2 mm )

JMAX : Gioco Max di accoppiamento ammesso ,questo valore consente di definire il valore di Offset (Equidistanza) da applicare al profilo calcolato.Il suo valore è definito dalla seguente :Off = ( JMAX - ( Si.min - Se.max ) /2 ) * KK * (-1)In cui :Si.min = Valore inferiore di Scostamento del Diametro Interno del Rotore InternoSe.max = Valore superiore di Scostamento del Diametro Interno del Rotore EsternoKK è un parametro gestibile dall’Utente che si prefigge di garantire la presenza di un gioco minimo anche quando i due diametri di riferimento risultano essere realizzati con il valore minimo di scostamento.Il valore di Off risulta sempre < 0KK assume valori sempre > 1 ( Si suggerisce l’adozione di 1.1 )


Condizione 2a - Rotore interno noto

Gli elementi geometrici sono costituiti da ARCHI DI CERCHIO.

Il disegno del Rotore Interno è autocostruito tramite i dati forniti in INPUT , viene generato con accuratezza mantenendo fisso il valore di STi con la posizione del suo centro e ricalcolando, per verifica, il valore del raggio SFi

che deve risultare contemporaneamente tangente al diametro DiRi ed ai raggi adiacenti STi .

GEROTOR : Rotore Interno noto


STi

Raggio del cerchio generatore della testa del lobo del Rotore Interno

Sfi

Raggio di fondo del lobo (Valore verificato attraverso il calcolo del Raggio Tritangente sui raggi STi , RRi , STi )

Calc : Passo di calcolo in gradi ( Si suggerisce l’adozione di 0.5 gradi )


JMAX

Gioco Max di accoppiamento ammesso che consente di definire il valore di Offset (Equidistanza) da applicare al profilo calcolato. Il suo valore è definito dalla seguente : Off = ( JMAX - ( Si.min - Se.max ) /2 ) * KK * (-1)Dove Si.min = Valore inferiore di Scostamento del Diametro Interno Rotore InternoSe.max = Valore superiore di Scostamento del Diametro Interno Rotore EsternoKK è un parametro gestibile dall’Utente che si prefigge di garantire la presenza di un gioco minimo anche quando i due diametri di riferimento risultano essere realizzati con il valore minimo di scostamento.Il valore di Off risulta sempre < 0KK assume valori sempre > 1 ( Si suggerisce l’adozione di 1.1)


Condizione 2b - Compressore a Lobi Cicloidali

Il Rotore Interno è noto ed è composto da elementi geometrici costituiti da Profili CICLOIDALI.

Si considera il rotore interno costituito da un tratto di Epicicloide e da un tratto di Ipocicloide.Le Rollette di generazione della Epicicloide e della Ipocicloide possono avere diametro differente.

Le caratteristiche fondamentali sono costituite dal valore del Diametro del Cerchio di Riferimento (DC1), dal valore dell’Eccentricità (e) e dal numero dei lobi del rotore interno (N).

I diametri Esterno ed Interno del rotore Interno sono funzione diretta dei dati forniti.

Generazione, per inviluppo, del profilo del ROTORE INTERNO a 3 Lobi partendo da un ROTORE ESTERNO a 4 Lobi.

GEROTOR con Profilo Cicloidale


DC1

Diametro del cerchio di riferimento ridotto del valore medio di tolleranza : ( Si.min + Se.max ) /2

PR

Rapporto fra il diametro delle Rollette PR=RollR1 / RollR2 (Sempre PR > 1 )

Calc : Passo di calcolo in gradi


JMAX

Gioco Max di accoppiamento ammesso che consente di definire il valore di Offset (Equidistanza) da applicare al profilo del Rotore Esterno che sarà in seguito calcolato. Il suo valore è definito dalla seguente : Off = ( JMAX - ( Si.min - Se.max ) /2 ) * KK dove Si.min = Valore inferiore di Scostamento del Diametro Interno del Rotore Interno , Se.max = Valore superiore di Scostamento del Diametro Esterno del Rotore Interno , KK è un parametro gestibile dall’Utente che si prefigge di garantire la presenza di un gioco minimo anche quando i due diametri di riferimento risultano essere realizzati con il valore minimo di scostamento. KK assume valori sempre > 1.Il valore di Off risulta sempre > 0


Motore WANKELI primi studi relativi al motore con pistone rotativo (stantuffo rotante) risalgono al 1920 (Umpleby) ed hanno raggiunto un livello applicativo nel 1963 (NSU) con la realizzazione di una autovettura equipaggiata con tale motore.

La rotazione del pistone o stantuffo rispetto alla camera è pilotato da una coppia di ruote dentate, l’una con dentatura interna solidale con il pistone, l’altra con dentatura esterna solidale con la camera, quindi fisso.

Il rapporto del numero dei denti è uguale a quello fra il numero dei vertici del rotore ed il numero dei lobi del profilo dello statore.

Si fa rilevare che tutte le aziende che hanno intrapreso la costruzione di motori Wankel hanno scelto il tipo con camera a due lobi e rotore a tre vertici.

Il profilo dello statore è costituito da una EPITROCOIDE mentre il profilo del rotore (definito profilo limite) è generato dall’inviluppo interno del profilo dello statore, nel suo moto rispetto al rotore considerato fisso.

Sono così stati definiti alcuni dei parametri fondamentali idonei a definire la geometria del motore :

• Statore a profilo Epitrocoidale.• Numero dei Lobi dello Statore (K – 1), indi numero dei vertici del Rotore K.• La relazione tra la velocità di rotazione dell’albero motore e del rotore ω=K*ωR in cui ω=velocità di rotaz. del motore e ωR= velocità di rotaz. del rotore • Un ulteriore parametro determinante è costituito dal valore dell’Eccentricità ( o braccio di manovella ) e ( 0 < e < b ) .


Si possono quindi verificare le seguenti condizioni, sufficienti a generare i profili di statore e rotore del motore, correttamente dimensionato, quando siano noti :

R : Raggio del cerchio circoscritto del pistone a tre verticiSemi-Asse Maggiore = R + eSemi-Asse Minore = R – eRaggio della circonf. di base a = ( 2 * R ) / 3Raggio della circonf. generatrice b = R / 3

a : Raggio della circonferenza di baseRaggio della circonf. generatrice b = a / 2Raggio del cerchio circoscritto del pistone a tre vertici R = a + b Semi-Asse Maggiore = R + eSemi-Asse Minore = R – e

b : Raggio della circonferenza generatriceRaggio della circonferenza di base a = b * 2Raggio del cerchio circoscritto del pistone a tre vertici R = a + b Semi-Asse Maggiore = R + e Semi-Asse Minore = R – e

Il rapporto di trasmissione del cinematismo vale : RS / RS1 = ( K – 1 ) / K Nel caso dell’Epitrocoide a due archi in cui K = 3 , risulta RS / RS1 = 2 / 3

Nel motore Wankel Il movimento è materializzato sostituendo alla circonferenza di raggio RS un ingranaggio fisso a dentatura esterna con raggio primitivo RS , e ad RS1 un ingranaggio a dentatura interna con raggio primitivo RS1.

Disponendo dei dati in INPUT sopra analizzati, relativi alle condizioni 1, 2, o 3, è possibile tracciare il profilo parziale dello statore.

L’inviluppo interno del profilo dello statore, Epitrocoide, restituisce il profilo limite del Rotore, nella simulazione, lo Statore rimane fermo, il rotore ruota entro lo statore muovendo il suo Zero ( Punto equidistante dai vertici ) sulla circonferenza con raggio uguale alla eccentricità. Il Rotore o Pistone, compie nel frattempo tre giri di rivoluzione planetaria, intorno al suo Zero, per ciascun giro di rotazione della manovella, rappresentata dallo eccentrico e.


Appendice B - Scanalati , Cremagliere e Pulegge

Accoppiamenti SCANALATI CILINDRICI Motivazione dello sviluppo dell’applicazione

La procedura è inserita al fine di generare il profilo dello scanalato Interno per la lavorazione,la norna prevede moduli da 0.25 a 10 con progressione definita conforme alla ISO 4156, estremi inclusi, ed angoli di pressione normali di 30°, 37.5° e 45° ; per l'angolo di pressione normale di 45° i moduli contemplati dalla norma sono da 0.25 a 2.5, estremi inclusi.Essendo i criteri di gestione del dimensionamento del dente completamente parametrici si è ritenuto di lasciare libertà di azione all’Utente per quanto concerne la scelta del modulo, dell’angolo di pressione normale e del gioco; si può quindi generare uno scanalato completamente personalizzatoindipendentemente da quanto definito dalla Norma in riferimento.Il programma fornirà un avviso all'Utente segnalandogli la "Deroga alla Norma ISO 4156".

E’ inoltre possibile selezionare l’opzione per l’inserimento di raccordi interi sia sul diametro di testa che di fondo.

Selezionando le tipologie Utente UT e’ possibile ricavare lo Spessore Circonferenziale del dente partendo dall’input della quota di Wildhaber o dalla quota rulli.

Prima finestra di inserimento dei dati costruttivi


Selezionando la Tipologia UT compare il pulsanteImponi o ricava Spessore Circonferenzialecon il quale si accede alla finestra per il calcolo delVALORE SPESSORE CIRCONFERENZIALE

inoltre vengono abilitati il Raccordo di Testa Rked il Raccordo di Piede Rf


Continuando nell'inserimento dei dati occorre definire la precisione di calcolo del profilo dei denti tramite:

Solido Completo generato


CREMAGLIERE DI PRECISIONE CON PIGNONE A RULLI

Motivazione dello sviluppo dell’applicazione

Si tratta di una proposta di tecnologia avanzata che si prefigge di rivoluzionare i sistemi di trasformazione del moto rotatorio in moto rettilineo.

Il nuovo sistema elimina la presenza di giochi e garantisce posizionamenti precisi su lunghe distanze consentendo l’operabilità ad alte velocità.

Il sistema prevede l’utilizzo di una cremagliera con denti a profilo Cicloidale generato da un pignone rotolante sui fianchi dei denti della cremagliera, il pignone consiste di una serie di rulli, disposti sulla sua circonferenza primitiva, supportati da cuscinetti a rullini.

Il sistema si propone di raggiungere una serie di finalità come segue :

- Riduzione dell’usura e della manutenzione. - Conservazione nel tempo delle caratteristiche di precisione. - Eliminazione dei giochi in entrambe le direzioni. - Eliminazione dei problemi relativi agli di errori cumulativi comuni alle viti a circolazione di sfere.

La sperimentazione ha rilevato valori di ripetibilità entro ± 0.0127 mm ( ± 0.0005 inch) a velocità estremamente elevate sino a 600 m/min (10 m/sec o 34 ft/sec).

Anche a queste velocità estreme, in funzione del basso livello di attrito, non si generano problemi derivanti da usura e surriscaldamento dei componenti. Dati di INPUT per la generazione della Cremagliera:

Prima finestra di inserimento dei dati costruttivi base


Prima finestra di inserimento dei dati costruttivi base

Seconda finestra di inserimento per definire la Cremagliera

Solidi Completi generati


PULEGGE per trasmissioni sincrone

IL Profilo delle Pulegge per trasmissioni sincrone è definito in funzione delle Norme UNI 8103 e DIN 7721-2.

La Norma UNI 8103 definisce le pulegge con passo fisso di 9.525 mm ( 3/8 “ ) e fianco ad evolvente dedicate all'automotive.Le pulegge rispecchiano due caratteristiche dimensionali, in funzione del loro specifico impiego :

● Tipo A con numero di denti ≥ 19 ( per motori ciclo Otto )

● Tipo AH con numero di denti ≥ 21 ( per motori ciclo Diesel )

La Norma DIN 7721-2 contempla pulegge dentate con passo metrico e profilo del fianco trapezoidale.Le tipologie sono definite in funzione del passo in mm con T2.5, T5, T10, T20 e del numero di denti Z da 10 a 96 ; per questa Norma il fianco ad evolvente non è comunemente utilizzato.

Puleggia con fianco trapezoidale


Dopo aver scelto il Tipo di NORMA da utilizzare ed aver inserito i Dati Principali ( quelli in rosso ) occorre sempre CLICKare il pulsante CALCOLA .

Così facendo vengono letti iDati Calcolati nelle tabelle delle NORME e si può quindi continuare premendo il pulsante Fine .

Prima della generazione della Puleggiai dati vengono verificati e , se conformi alle NORME , appaiono i Diametri Teorici dei Rulli di CONTROLLO.

Inserendo quelli a disposizione verranno poi calcolate le Quote Rulli reali.Premendo il pulsante OK si generano i profili ed il solido della Puleggia.


Un attimo di attenzione in più comporta l'utilizzo del Tipo di NORMA Libero .Con questa soluzione è possibile inserire i dati per generare delle Pulegge che non rientrano nelle tabelle normalizzate.Per esempio, se conosco il Diametro esterno d0 (56mm)della Puleggia posso inserirlo nella casella a destra di quella della NORMA ( spuntandolo per utilizzarlo ) e,CLICKando CALCOLA vengono ricalcolati i parametri legati allo stesso ; nell'esempio vengono calcolati i parametri a (0,803066mm) e df (51,74mm).


Esempi di solidi e dati generati per le Pulegge:

Puleggia DIN7721-2.

Ingrandimento Puleggia UNI 8103 Tipo A.

Esempio di report dei Dati in formato HTML.


Appendice C - Ruote per CATENE

Definizione Profilo di Ruote dentate per catene per la trasmissione meccanica di potenza ed applicazioni connesse secondo le NORME DIN 8187 / ISO 606:2004.

La simbologia utilizzata nella stesura dell'analisi è la stessa utilizzata dalle Norme: DIN 8187-2 , ISO 606:2004 , UNI 7888-1978 ed UNI 7889-1978.Sono definite le Specifiche per le ruote dentate da utilizzare con catene di trasmissione di precisione a rulli, conformemente all’Art. 3 della Norma ISO 606; specifica i criteri generali per assicurare un ingranamento, un funzionamento ed una trasmissione corretta di carico quando esse sono utilizzate nelle condizioni di funzionamento normale.

Per selezionare la NORMA basta spuntare la casella e CLICKare sulla linea corrispondente del codice ISO, i campi con i valori verranno riempito automaticamente.E' possibile modificare il Diametro Primitivo d inserendone il valore e disabilitando quello Da Norma.


Esempio di report Tabella per Catena Iso 606.La Norma ISO 606 ha completamente parametrizzato il dimensionamento del dente appoggiandosi ai passi ed alle caratteristiche Standard delle catene; i dati in INPUT sono pertanto estremamente limitati anche se si prescinde dalla selezione della designazione della catena definita dalla Norma che si applica principalmente a ruote dentate aventi da 19 a 150 denti (estremi inclusi).IL numero di denti preferenziale è : 17, 19, 21, 23, 38, 57, 76, 95, 114.Il programma contiene una tabella riportante i valori nominali dei diametriprimitivi (Allegato A della ISO 606) per ruote con numero di denti da 9 a 150, per il passo unitario; la tabella viene utilizzata al solo scopo di verifica dei valori calcolati.


Abbreviazioni

CLICK Premere una volta il tasto Sinistro del mouseCAD Computer Aided Design.CD Compact Disc .CN Controllo Numerico .DIALOG-BOX Finestra di dialogo per la selezione di opzioni e dati.DXF Drawing Interchange File Formats , formato del CAD AutoCAD® .E-mail Elettronic mail, Posta elettronica .MI Model Interface , formato del CAD ME10® di HEWLETT-PACKARD® .NotePad® Programma Microsoft® per l’inserimento o la modifica di testi.PC Personal Computer .Windows® Sistema Operativo Microsoft® .WIZARD Menù assistito per l’inserimento dei dati.WordPad® Programma Microsoft® per l’inserimento o la modifica di testi.


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