¿Cual es la formula para el calculo de la fuerza de empuje de un husillo ??

[krossy]

Hola,
Lo que quiero saber es saber a formula para calcular la fuerza de empuje que desarrolla un husillo de paso 5 mm, diametro 20 y par motor aplicado de 2.9 N*m y suponiendo una eficiencia el husillo del 90%. He buscado por ahi por internet pero no me aclaro, no busco un calculo muy preciso solo una aproximacion.  Si alguien me puede decir algo se lo agradeceria.

 

[okabum]

Y aqui una calculadora

http://www.mapal.us/calculators/milling/CalculatorMilling.htm

[mecrocket]

Aquí encontrarás información igualmente útil:

http://www.esteca55.com.ar/downloads/Selection_PaP1-1.pdf

[diego85]

El husillo sería conductor osea recibe la fuerza del motor directamente? y 90% me supongo que te refieres a la potencia útil no?

[tornillo]

El trabajo realizado en una vuelta , que sera la fuerza tangencial por  la circunferencia de giro, sera equivalente al trabajo en empuje que sera la fuerza de empuje por el desplazamiento del husillo.

W=2,9 Nw  x 2PI x 1m = F x 0,005 m

F= 3644 Nw = 372 Kg
si consideras la eficacia del husillo  90%

F=372 *0,9 = 334 Kg de fuerza de empuje

repasalo a ver.

Corregido el paso es 0,005 m

[tessen]

mmm yo hago otro calculo, un tornillo se genera por un plano inclinado que gira alrededor de un cilindro correcto?
bien, si desplegamos ese plano (un triangulo rectángulo) tendría una base que se corresponde con el perímetro del husillo --> Base=2xPIxR y una altura que se correspondería con el paso del husillo, es decir, por ejemplo en tu caso, un husillo de 20mm de diámetro y 5mm de paso (por ejemplo un tipo SFU 2005)

base=2x3.14x10=62.83mm altura=paso=5mm  y en la relación base/altura tendrías la relación de multiplicación de fuerza, es decir 62.83/5=12.56 veces

por otro lado el par del motor seria de 2.4Nm o lo que es lo mismo 24.5kgcm con lo cual considerando el radio del husillo 1cm tienes una fuerza en el husillo de 24.5x12.56=307.72 Kgf sin contar rendimientos, y usando el par nominal del motor si pones los 7.1Nm de par max del motor ->72.4x12.56=909Kgf (ahora metele reductora como el de cnczone  y tienes una estupenda prensa)

pero con este calculo solo no sirve, ya que también hay que considerar las inercias de los elementos mecánicos para ver aceleraciones y no cargarte el motor por sobreintensidad, tampoco estas considerando las fuerzas de corte, en fin, no es sencillo y la mayoría de los que ceneceamos algo (yo incluido) lo hacemos a "burro grande"

si me he pasado de listo que alguien me corrija
salu2!

[krossy]

okabum:
La caluladora esa no es para lo que yo necesito. Gracias de todos modos

Tornillo:
No me cuadran esos calculos, encontre una hoja de calculo de excel que me da resultados muy diferentes, la subo como fichero adjunto.

tessen:
Me acuerdo mucho de cuando me decias que iva a fabricar una prensa, jejej, no ibas muy desencaminado

servo a 1500 rpm ,  Par sostenido  2,5 N*m   >>> Empuje=  285 kg   velocidad de avance  V= 125mm/s     3.6s en recorrer el eje  Y (450 mm)       Pico de Par 7.2 N*m  Empuje = 820 kg  (400 W
Potecia del servo 400W ,  r.p.m 3000, par sostenido 1.27 Nm,  con reduccion 1:2   1500 r.m.p    par sostenido 2.5Nm ( la clave es la reduccion 1:2)


servo a 1080 rpm,  Par sostenido  2.9 N*m   >>>  Empuje= 330 kg    velocidad de avance V=  90mm/s       5s en recorrer el eje Y                           Pico de Par 7.2 N*m  Empuje = 820 kg
900W

Ahora tengo que decidir que servo encargar, siempre que los calculos sean correctos ese el kit de la cuestion.

La hora de calculo que encontre no se que formulas utiliza y estaria saber algo mas,  no sea que este metiendo la pata.
En la hoja de calulo meto el paso del usillo 5 , la eficiencia del 90%  y en load voy poniendo kilos y voy viendo el par requerido en el eje que resulta hasta que me da el par que desarrollan los servos.

Si alguen puede decir algo mas se lo agradeceria. Aunque los calculos son a groso modo para tomar una decision deben valer digo verdad ??.

[tornillo]

okabum:

Tornillo:
No me cuadran esos calculos, encontre una hoja de calculo de excel que me da resultados muy diferentes, la subo como fichero adjunto.

Tienes razon, me habia equivocado en las unidades, pero el razonamiento es correcto creo. . El paso es 0,005 m.  no como tenia puesto 0,05 m. Ya esta corregido.
Ahora el resultado me da  idéntico que en la hoja de calculo. En Newtons

Introduce en la hoja

Torque +2,9
Drive Ratio 1
Drive Efficience 100

Pitch mm    5
Efficience   90


En el cuadro Actual Movement Force te aparece la fuerza en Newtons 3279,823 que son 334,4 Kg.

[tessen]

lo de comprar el kit de 400w y meterle una reducción 1:2 pensé en decírtelo, pero no me fió de que esos servos alcancen las 3000rpm mas que nada porque son servos de 60v alimentados a 48v, si le metes reductora duplicas la fuerza, pero también aumentas el tiempo de respuesta del motor

por cierto, las velocidades que indicas están bien? es que 125m/s.. supongo que serán mm/sg

[krossy]

tessen: Respecto a  los servos de 400W pues la verdad que si dicen que alcanzan las 3000 r.pm deberia ser verdad, pero por otra parte he visto por ahi otros servos AC y si es verdad que trabajan con tensiones mas elevadas. En fin, de todas formas la forma que tiene http://dmm-tech.com/Products.html  de dar las espeficicaciones es un poco chapucera, por ejemplo de estos servos de 400W supongo que seran de formato nema 34, pero vamos que podian poner las cosas mas claras.

En base a lo que dices que con la reductora 1:2 se pierde tiempo de respuesta pues bueno, estoy de acuerdo, pero es muy tipica esa configuracion de montar reducciones por polea en las maquinas CNC por lo que he visto por ahi  por lo cual supongo que van  bien. Generalmete se suelen utilizar motores de 3000 r.pm.

En fin pues no se al final me hare una fresadora CNC- prensa con los motores de 900 W porque si los de 400 W no van a dar las 3000 r.p.m pues ya no se de que me puedo fiar y de que no me puedo fiar, lo que si tenia claro es que el eje Y completo calculo que andara sobre los 40 kg, va a ir todo en acero, a lo mejor algo menos, pero como dato de partida servira. Con el servo de 400 W y reduccion Empuje=  285 kg y con el de 900W  empuje= 330 kg,. y ya ves que las velocidades de avance de 125 mm/s a 90mm/s tampoco hay tanta diferencia. En fin hay que seguir reflexionando pero me siguen pareciendo dos opciones buenas, aun siendo opciones caras, en tema de servos en otras webs me lo ponen aun mas caro.

Seguire pensando sobre a ver porque me decido, pero una cosa tengo clara que tampoco es que haya mucha prisa para fresar no voy a estar todo el dia haciendo piezas. A lo mejor ve voy a por los servos 900 W, pa andar sobrado jejej, a seguir meditando, ya os dire algo. Gracias a todos  por la ayuda.

[tessen]

si los motores de 400w tienen un voltaje nominal de 60v con unas revoluciones en ese voltaje de 3000 rpm y los alimentas a 48v puedes estar seguro que no alcanzaran esas revoluciones, otra cosa es que los motores se alimenten a 60v y a ese voltaje giren a 4000 o 5000rpm, entonces si podría ser que a 48v girasen a 3000rpm, por eso te digo que lo mejor seria preguntar al vendedor directamente esta duda

lo de las poleas y la reducción claro que funciona, yo he tenido y tengo maquinas con reductoras y ahí van, sin problema, es mas, si el tema de la velocidad de los motores de 400w esta bien, puede ser mas interesante, ya que también es cierto que unos motores pequeños también tienen menos inercia y bueno, compensa una cosa por la otra (al menos parcialmente), son mas baratos, mas rápidos y casi igual de fuertes, ademas podrías probar primero a instalarlos con reductora 1:1 y ver que tal, que no te convence, entonces usar una reductora mayor
otra cosa que no hemos mencionado es que no tienes obligación de usar 3 motores iguales, puedes usar 1 de 750w para mover el puente (eje X) y 2 mas pequeños para los ejes Y,Z

[krossy]

Tessen:
Una cosa no hemos aclarado fue cuando decias que los servos  que yo menciono eran de 60V http://dmm-tech.com/index.html. Anteriormente habias comentado que por tu experiencia suponias que deberian de trabajar a tensiones mas elevadas para llegar a esas 3000 r.p.m.

Mirando mas detenidamente la web he visto que cuando venden el driver  Dyn-2H DC brushless AC servo drive  como componente separado ponen que soporta tensiones de +12Vdc to +60Vdc. Supongo que sera el mismo que viene en el kit dado aparece algo parecido Dyn2-H AC servo driver, estoy casi seguro pero vamos podian ser un poco mas profesionales. No se si tu te habias fijado en esto y por eso decias que eran servos de 60 V. Tambien hay que recordar que en estos servos AC el driver convierte la tension DC en alterna trifasica, que nada tendra que ver con un servo DC que trabaje a 60V por ejemplo.

Lo que veo que estos de http://dmm-tech.com/index.html venden lo que tienen a  mano. Por ello me que que pensar que a lo mejor pueden ser ciertas las sospechas de que no se den las revoluciones que ponen. Por lo general uno espera poder fiarse de los parametros que te muestran en la web pero me da la sensacion de que no va a ser el caso. A lo mejor ni el servo de 900 W llega a las 1080 rpm o quizas pase de ellas si le metemos 60v DC en el driver. 
El pdf de las caracteristicas se puede ver aqui
http://dmm-tech.com/Files/400W60EMDHT36BrushlessACServomotorV0101.pdf

Respecto al driver de 400W en el pdf  de las caracteristicas que se puede ver aqui:
http://dmm-tech.com/Files/400W60EMDHT36BrushlessACServomotorV0101.pdf
Ponen Rated voltage 60V, rated power 400W, rated speed 3000 rpm con lo cual ya sabemos que son de 60V, eso si luego mas abajo ponen una grafica y añaden al lado Max speed   3000 rpm +48Vdc for Dyn2-H drive, o este driver hace magia o me da que aqui han metido la pata.

Lo que tengo claro es que lo mas seguro sera comprar fuentes de 60v DC en otro sitio.

Otro detalle que no habia comentado es que en el kit de 3 servos de 900W te venden dos fuentes de 350W a 48V que es lo que parece ser qe tienen, y estamos hablando de servos de 900W por tanto hace falta otra fuente mas. Esto se comento en el foro de CNCzone en el post del tio que ya monto su fresadora con estos motores y el vendedor decia que si no requerias mucha potencia que no hacia falta, lo cual es logico pero es una chapuza montar esto asi desde mi punto de vista.



En fin mandare un email a ver que me dicen de los servos si son capaces de trabajar con 60v DC en los drivers y a ver que revoluciones nos dan. 

En esta otra web que ya comentamos hay otro kit con servos AC de 400 W a 3000 rpm
http://www.slidesandballscrews.com/400w-axis-servo-p-496.html?cPath=86 
Estos ya van alimentados a 220 V AC asi que me ahorro las fuentes y pesan 1.3kg frente a los 2kg de los de 400W          pero  son   1,309.83EUR mucho dinero, pero podia ser otra opcion si no saco nada en limpio de los de los otros.

[krossy]

Al final he comprado el siguiente kit de servos:
http://www.aliexpress.com/product-gs/398316723-3-sets-750w-ac-servo-motor-kit-wholesalers.html
servo motor AC220v 80ST-M02430  MiGe  and driver  EP1-TL08F Maxsine,   el precio sobre 1130 euros con envio incluido a españa por EMS.
 



Son mucho mejores que los que ofrece http://dmm-tech.com/index.html. El problema de estos  ultimos es que con la tension de 48V por lo que he podido investigar con la documentacion de su web hay firmes indicios a pensar que no van a alcanzar las revoluciones que afirman. En un lado ves una cosa y en otro otra, al final no me fio y con razon. Son un poco chapuceros los de dmm-tech.com con su web, un poco bastante.

[PabloxCba]

okabum:
La caluladora esa no es para lo que yo necesito. Gracias de todos modos

Tornillo:
No me cuadran esos calculos, encontre una hoja de calculo de excel que me da resultados muy diferentes, la subo como fichero adjunto.

tessen:
Me acuerdo mucho de cuando me decias que iva a fabricar una prensa, jejej, no ibas muy desencaminado

servo a 1500 rpm ,  Par sostenido  2,5 N*m   >>> Empuje=  285 kg   velocidad de avance  V= 125mm/s     3.6s en recorrer el eje  Y (450 mm)       Pico de Par 7.2 N*m  Empuje = 820 kg  (400 W
Potecia del servo 400W ,  r.p.m 3000, par sostenido 1.27 Nm,  con reduccion 1:2   1500 r.m.p    par sostenido 2.5Nm ( la clave es la reduccion 1:2)


servo a 1080 rpm,  Par sostenido  2.9 N*m   >>>  Empuje= 330 kg    velocidad de avance V=  90mm/s       5s en recorrer el eje Y                           Pico de Par 7.2 N*m  Empuje = 820 kg
900W

Ahora tengo que decidir que servo encargar, siempre que los calculos sean correctos ese el kit de la cuestion.

La hora de calculo que encontre no se que formulas utiliza y estaria saber algo mas,  no sea que este metiendo la pata.
En la hoja de calulo meto el paso del usillo 5 , la eficiencia del 90%  y en load voy poniendo kilos y voy viendo el par requerido en el eje que resulta hasta que me da el par que desarrollan los servos.

Si alguen puede decir algo mas se lo agradeceria. Aunque los calculos son a groso modo para tomar una decision deben valer digo verdad ??.

Buenas!!! Al final el excel es correcto? Qué es el Drive Ratio? Tiene algo que ver con ponerle un reductor al servomotor? Muchas gracias!! Saludos!!