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Calcolo Forza di un cilindro elettrico

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[1] Calcolo Forza di un cilindro elettrico

Messaggioda Foto UtenteSpacelectron » 21 mag 2019, 15:37

Ciao a tutti, ho un motore BLDC con 60N-cm, 3500 RPM.
Voglio costruirmi un attuatore lineare (ho gia visto alcuni pezzi gia pronti online che poi dovrò assemblarli), ma non so quale forza di sollevamento avrà il cilindro elettrico.
L'unica cosa certa che so è che per calcolare la forza bisogna considerare il "Torque max" del motore ed il passo della vite. Infatto se io scegliessi un passo molto piccolo la velocità del cilindro sarebbe piu lenta ma avrebbe piu coppia, se invece il passo fosse piu grande, la velocità sarebbe maggiore ma avrebbe meno coppia.
Ecco mi serve sapere come calcolare la forza del cilindro in funzione dell'unico dato che ho del motore e cioè

Torque max = 60 N-cm

Questo "N-cm" non riesco a capire cosa sia

Per poter capire come calcolarla, mettiamo per esempio che il passo della vite (ricircolo di sfere) sia 5mm
Datemi un aiuto :cry:
Vi allego anche il datasheet ed il ink del motore:

https://pt.farnell.com/nanotec/db59c024035-a/bldc-motor-24vdc-4500rpm/dp/2507576
Allegati
bldc.jpg
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[2] Re: Calcolo Forza di un cilindro elettrico

Messaggioda Foto UtenteEcoTan » 21 mag 2019, 16:15

Partiamo dalla potenza di 220 W che è proprio una potenza meccanica resa al netto del rendimento del motore.
3.500 giri/min sono 3.500 / 60 = 58,33 giri/sec
pertanto con un passo di 0,005 m abbiamo
una velocità lineare di 58,33 x 0,005 = 0,2916 m/sec
quindi una forza
Forza = Potenza / velocità = 220 / 0,2916 = 754,3 Nt
cioè 754,3 / 9,81 = 76,9 kg forza
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[3] Re: Calcolo Forza di un cilindro elettrico

Messaggioda Foto UtenteSpacelectron » 21 mag 2019, 16:29

Ciao Ecotan, grazie innanzitutto per la tua risposta.
Perfetto! :ok:

Però il valore di 60N-cm non deve essere utilizzato per il calcolo?
il dato 60N-cm è la forza presente sull'albero veloce del motore
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[4] Re: Calcolo Forza di un cilindro elettrico

Messaggioda Foto UtenteSpacelectron » 21 mag 2019, 17:14

Nello specifico, penso che le prime due formule e cioè:

3500 ÷ 60 = 53,33 giri/sec
53,33 x 0,005 = 0,2916 m/sec

siano corrette

La formula della Forza dove viene considerata la Potenza (220W) penso sia non completamente esatta.
Arrivo a questa conclusione perché in commercio ci sono motori brushless, servo, passo passo... con maggiore o minore efficienza a parità di potenza (W), quindi un motore ad esempio di 150W potrebbe avere la stessa forza (N-cm) in uscita sull'albero, cioè 60N-cm.
Ecco perché penso che occorra considerare la forza effettiva espressa in N-cm anzichè la potenza espressa in Watt.
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[5] Re: Calcolo Forza di un cilindro elettrico

Messaggioda Foto UtenteEcoTan » 21 mag 2019, 17:25

poiché parliamo di potenza meccanica resa dal motore, e non consideriamo le perdite meccaniche nel cilindro, avendo a disposizione tre dati:
-potenza
-regime di giri
-coppia
uno dei tre è sovrabbondante essendo legati dalla relazione:
potenza=velocità angolare x coppia (infatti i conti tornano)
La velocità angolare a sua volta è direttamente legata al regime di giri in giri al minuto, basta dividerlo per 60 e moltiplicare per due pigreco.
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[6] Re: Calcolo Forza di un cilindro elettrico

Messaggioda Foto UtenteSpacelectron » 21 mag 2019, 17:36

Ok Ecotan.

Effettivamente è così se uno dei 3 valori è inadeguato.
Però ti voglio far una domanda: se invece di considerare la potenza (W) considerassimo il valore di 60N-cm, come diventerebbe la formula?
Te lo chiedo solo per una curiosità, per capire e comprendere meglio
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[7] Re: Calcolo Forza di un cilindro elettrico

Messaggioda Foto Utentevenexian » 21 mag 2019, 18:11

Conviene passare dall'energia calcolata come forza per spostamento.

60 Ncm equivalgono a 0,6 Nm. In un giro completo di raggio 1 m, lo spazio percorso sarà di 2π m e l'energia sarà
(0,6 N x 2π m) J.

In un giro completo, lo spostamento lineare sarà pari al passo (5 mm) e la forza ottenuta pari all'energia divisa per questo passo.

F = (0,6 N x 2π m) / (5 mm) = 754 N.

La formula generale è F = T·2π / P
dove F è la forza in N, T è la coppia in Nm e P il passo della vite in m.
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[8] Re: Calcolo Forza di un cilindro elettrico

Messaggioda Foto UtenteSpacelectron » 21 mag 2019, 20:13

Ciao venexian, mi spieghi cosa è "m" ?

Inoltre ho provato a fare (0,6 · 2 · 3,14) ÷ 5

Ma mi vien fuori il valore 0,753
A te invece vien fuori 754

Mi manca quindi un "1000" che in formula non vedo... :shock:
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[9] Re: Calcolo Forza di un cilindro elettrico

Messaggioda Foto UtentePraticamente » 21 mag 2019, 21:33

Non a caso si chiamano milli-metri :mrgreen:
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[10] Re: Calcolo Forza di un cilindro elettrico

Messaggioda Foto Utentevenexian » 22 mag 2019, 1:22

Spacelectron ha scritto:Ciao venexian, mi spieghi cosa è "m" ?

m = metro/i

La differenza che ottieni è perché utilizzi il passo in millimetri anziché metri.
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