Procedura per la selezione delle viti

Il catalogo "Viti a ricircolo di sfere e a rulli satelliti" di Moog offre una panoramica di tutti i prodotti disponibili ed una descrizione completa della procedura per la selezione delle viti. Gli ingegneri Moog saranno al vostro fianco per supportarvi nel determinare le dimensioni e le caratteristiche ottimali delle viti a ricircolo di sfere e a rulli satelliti per le vostre applicazioni lineari, fino ai test sul prodotto finale.

Procedura per la selezione viti Moog

Vengono presi in analisi i seguenti parametri per determinare le specifiche necessarie:

  • carico statico
  • carico dinamico
  • rendimento
  • coppia e potenza
  • carico di punta
  • velocità critica della vite
  • velocità limite del sistema
  • velocità media
  • precarico
  • carico medio
  • rigidità
  • durata

Carico statico (Coa)
E’ il carico assiale concentrico determinato dall’accoppiamento tra i vari corpi che, applicato ad una vite in condizione statiche, produce una deformazione permanente dei profili pari a 1/10000 del diametro dei corpi volventi.

Carico dinamico (Ca)
E’ il carico assiale concentrico ammissibile che permette al 90% delle viti a ricircolo di sfere o a rulli satelliti geometricamente simili e sollecitate nel medesimo modo, di raggiungere una durata pari o superiore ad 1 milione di giri, prima che insorgano fenomeni di fatica.

Rendimento (η)
Tale parametro è correlato con la reversibilità e si possono distinguere due condizioni:

  • rendimento diretto teorico (η): è il rapporto che lega il valore di coppia trasmessa (alla vite o alla chiocciola) con la forza che il sistema è in grado di generare.
  • rendimento indiretto teorico (η): è il rapporto che lega il valore della forza applicata al sistema con la coppia prodotta (alla vite o alla chiocciola).

Coppia (T) e potenza (P)
Per facilitare il dimensionamento degli organi di trasmissione e delle parti motrici collegate con le viti (a ricircolo di sfere e a rulli satelliti), riportiamo le formule per il calcolo della coppia di trasmissione richieste dal sistema.
Si determinano sia la coppia necessaria a spostare un carico (movimento rotatorio a lineare) che la coppia frenante per resistere ad un carico (movimento lineare a rotatorio). La potenza viene calcolata dalla coppia ed efficienza (η) richieste.

Carico di punta (Fk)
La verifica del carico di punta è necessaria ogni qual volta, in qualsiasi fase di lavoro, vi sia applicato sulla vite un carico di compressione, specialmente nei casi in cui il rapporto tra la distanza tra i supporti e il diametro della vite risulti considerevole. Tale analisi può essere semplificata riconducendo le modalità di vincolo degli alberi ai quattro casi sotto indicati e adottando di conseguenza il relativo coefficiente correttivo (f) nella formula riportata, confrontando il risultato ottenuto con la forza realmente applicata.

Velocità critica della vite (ncr)
E’ la velocità limite oltre la quale si generano forze che squilibrano il regolare moto di rotazione del sistema, dovuto alla flessione ciclica della vite stessa. La flessione ciclica è resa evidente dal parametro  denominato freccia massima.

E’ da precisare che, al fine di mantenere un coefficiente di sicurezza tale da garantire una durata ottimale, si considera di inserire, nel calcolo del momento quadratico di inerzia, il diametro di nocciolo della vite anziché il diametro di cresta.

Velocità limite del sistema
Per operare in condizioni di affidabilità del sistema, è consigliabile non superare un parametro costruttivo derivante dal prodotto tra il diametro della vite ed il numero di giri massimo prescelto nell’applicazione.

Moog utilizza i seguenti valori:

Do x n = 120000 per viti a sfere
Do x n = 140000 per viti a rulli satelliti

Per applicazioni con esigenze di velocità più elevate siete pregati di contattare il nostro Ufficio Tecnico.

Velocità media (nm)
La media delle varie velocità di rotazione nel ciclo operativo.

Precarico (Fp)
E’ una forza che viene intenzionalmente introdotta in fase progettuale, e di conseguenza generata in fase costruttiva, per l’eliminazione di giochi in applicazioni in cui le condizioni di lavoro richiedono inversioni di moto o fasi di ciclo con cambi di velocità repentini (a livello inerziale). Tale forza garantisce una maggior rigidità che si traduce in posizionamenti più precisi in fase di traslazione.

Il precarico viene applicato ai sistemi a rulli satelliti tramite l'interposizione di anello calibrato tra due semi-chiocciole e, per le viti a ricircolo di sfere, con variazione di passo in corrispondenza di tratti filettati della madrevite. Una forza aggiuntiva al sistema ne limiterà la durata a causa della maggior sollecitazione che il prodotto deve sopportare.

La forza massima di lavoro dovrebbe essere inferiore a 2,83 volte il valore di precarico (Fp).

Carico medio (Cm)
E’ il valore medio dei carichi variabili presenti in un ciclo. Si precisa che, nei sistemi precaricati, il valore di precarico deve essere sommato al carico delle singole fasi di lavoro.

Rigidità
Per chiarire il concetto di rigidità prenderemo come riferimento la rigidità statica assiale, intesa come la resistenza alla deformazione che determina un cedimento pari a 1 mm nella direzione di applicazione del carico sotto l’azione di una forza F.

La rigidità totale del sistema di una vite (a ricircolazione di sfere o a rulli satelliti) è la somma delle rigidità delle singole parti che costituiscono l’assieme quindi:

  • rigidità della vite (Rv)
  • rigidità della madrevite (Rm)
  • rigidità della zona di contatto tra corpi volventi e piste di rotolamento (Rp)

La rigidità della vite varia anche in funzione del tipo di vincolo, cioè montaggio rigido o libero ad un'estremità.

Durata
Per durata nominale di una vite si intende il periodo di impiego che la vite stessa può raggiungere, in prima approssimazione vale la formula.