Alberi di trasmissione per prese di forza

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Informazioni generali

Alberi di trasmissione per prese di forza

Informazioni generali

Questo documento descrive i requisiti necessari per collegare un albero di trasmissione a una presa di forza. Gli alberi di trasmissione vengono utilizzati, ad esempio, in assenza di spazio per collegare una pompa idraulica direttamente alla presa di forza. Ottemperare a questi requisiti per evitare vibrazioni e usura inutili.

Il documento si articola nel seguente modo:

• Alberi di trasmissione

• Trasmissione dell'albero di trasmissione

• Opzioni di installazione

• Sistema albero di trasmissione con presa di forza ED

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Alberi di trasmissione

Alberi di trasmissione per prese di forza

Scania Truck Bodybuilder 22:10-788 Edizione 3 2021-10-29

Alberi di trasmissione

PERICOLO

Per evitare infortuni alle persone, nei veicoli è necessario montare dei dispositivi di protezione sulle parti rotanti.

• Gli alberi di trasmissione devono essere bilanciati prima del montaggio

• Gli alberi di trasmissione devono essere in grado di assorbire i movimenti assiali, ad esempio con le scanalature; vedere la figura.

• Per i veicoli venduti nell’UE o nei paesi dello Spazio economico europeo si ap- plica la Direttiva macchine 89/392/CEE, compresi i relativi supplementi

• Non è possibile ordinare gli alberi di trasmissione per le prese di forza da Scania

386 404

I movimenti assiali vengono assorbiti, ad esempio, mediante scanalature.

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Trasmissione dell'albero di trasmissione

Alberi di trasmissione per prese di forza

Trasmissione dell'albero di trasmissione

Per il corretto funzionamento della trasmissione dell'albero di trasmissione, è fonda- mentale che la rotazione reciproca dei giunti cardanici sia corretta e che vengano scelti angoli corretti per il giunto cardanico.

Rotazione dei giunti cardanici

La causa più comune di vibrazioni dell'albero di trasmissione è la scorretta rotazione reciproca dei giunti cardanici.

Se la rotazione reciproca dei giunti cardanici è corretta, il movimento avviene nella stessa direzione,

mentre se la loro rotazione non è corretta si generano movimenti in direzioni diverse che devono essere evitati.

1

2

436 036

1. Corretta rotazione reciproca dei giunti cardanici.

2. Scorretta rotazione reciproca dei giunti cardanici.

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Alberi di trasmissione per prese di forza

Angoli dei giunti cardanici

Importanza degli angoli

Gli angoli dei giunti cardanici devono avere uguale ampiezza in modo da non trasfe- rire la variazione della velocità angolare al resto del sistema.

IMPORTANTE

• L'angolo del giunto cardanico è l'angolo totale visto da tutte le direzioni. Non è sufficiente guardare l'angolo solo da una dimensione, la regolazione dell'angolo dev’essere su 3 dimensioni.

• L'ampiezza degli angoli dei giunti cardanici dev’essere superiore a 1°. Angoli più piccoli possono causare danni da pressione sulla crociera giunto cardanico, che ne riducono la vita operativa.

• Gli angoli sono regolati correttamente se α₁ = α₂come da figura.

• L'irregolarità, ad esempio α₁∙ α₁ – α₂∙ α₂non deve essere superiore a 25 o minore di -25, per evitare problemi di vibrazioni. Esempio: α₁= 8° e α₂ = 10° dà 8 ∙ 8 - 10 ∙ 10 = 64 - 100 = -36, un valore troppo piccolo.

386 516

Angolo del giunto cardanico

α₂ α₁

386 518

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Alberi di trasmissione per prese di forza

IMPORTANTE

Un'ampiezza eccessiva degli angoli dei giunti cardanici limita la coppia, v. diagram- ma.

Lo schema illustra la quantità massima di coppia che si può togliere a un determinato angolo su un giunto cardanico. L'ampiezza dell'angolo del giunto cardanico non deve superare i 20^°.

È possibile ottenere la coppia massima per la presa di forza se l'angolo del giunto cardanico non è superiore a 7°.

Per maggiori informazioni sulle prese di forza Scania si rimanda al documento ine- rente alla relativa presa di forza.

• Esempio di un termine di ricerca: Presa di forza EG651P.

• Esempi di filtri:

– Tipo di lavoro: Selezione della presa di forza e delle attrezzature idrauliche.

– Tipo di prodotto: Presa di forza EG.

5°

0° 10° 15° 20°

50%

65%

55%

75%

100%

85%

387 613

100% = coppia massima possibile per la presa di forza.

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Alberi di trasmissione per prese di forza

Irregolarità

Il giunto cardanico viene utilizzato per collegare gli alberi ad angolo tra loro e gli alberi paralleli che non risultano allineati. Quando tale sistema di alberi è in rotazione, la velocità varia durante una rotazione e di conseguenza si verifica una cosiddetta rotazione irregolare. L'irregolarità è dovuta all'angolo del giunto ed è una caratteristica inevitabile dei giunti cardanici. Maggiore è l’angolo del giunto cardanico, tanto più elevata sarà la variazione della velocità angolare.

Conseguenze della variazione nella velocità angolare

Di norma la forza della trasmissione di potenza non viene compromessa, a condizio- ne che la variazione di velocità regolare permanga tra i giunti cardanici.

Tuttavia, essa può causare rumorosità e vibrazioni, che possono influire sul comfort.

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Alberi di trasmissione per prese di forza

Compensazione con giunti cardanici

• Se vengono utilizzati più giunti nel sistema dell'albero di trasmissione, ogni giun- to produce una variazione della velocità angolare proporzionale alla grandezza dell'angolo

• Misurando gli angoli dei giunti cardanici e calcolando la variazione della velocità angolare, il montaggio può essere adattato in modo da non produrre fastidiose vibrazioni

• Se i giunti cardanici sono montati correttamente senza rotazione reciproca, la variazione della velocità angolare in un giunto può essere compensata in un altro

• Un albero di trasmissione con due giunti cardanici senza rotazione reciproca non produce variazioni nella velocità angolare dopo il secondo giunto, se gli angoli dei giunti cardanici sono uguali

• L'albero di trasmissione ruota in modo irregolare a una velocità di rotazione che aumenta e diminuisce ogni 90°.

Nota

È importante che i giunti cardanici abbiano una rotazione reciproca corretta, indipen- dentemente dalla presenza di due o più giunti nel sistema dell’albero di trasmissione.

Nota

Scania consiglia di utilizzare alberi di trasmissione con le seguenti proprietà per ri- durre il carico sulla presa di forza e prolungarne la durata:

• Scanalature con il minimo attrito possibile, ad esempio scanalature trattate in su- perficie con Rilsan

• Scanalature con il massimo diametro possibile

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Alberi di trasmissione per prese di forza

Esempio: Albero di trasmissione con 2 giunti cardanici

L'albero di trasmissione ha giunti cardanici 1 e 2 con rotazione reciproca corretta.

L’ampiezza degli angoli dei giunti non è uguale e l’albero trasferisce la variazione della velocità angolare al resto del sistema.

• Angolo nel giunto cardanico 1: α₁ = 7°

• Angolo nel giunto cardanico 2: α₂ = 8°

Quando i giunti cardanici vengono montati con rotazione reciproca corretta, viene applicata la seguente formula:

α₁² - α₂² = l'irregolarità.

(7 ∙ 7) - (8 ∙ 8) = -15

La variazione della velocità angolare è quindi pari a -15.

Se i giunti cardanici non sono montati correttamente, ad esempio con rotazione reciproca di 90°, si aggiunge la variazione della velocità angolare:

α₁² + α₂² = l'irregolarità.

(7 ∙ 7) + (8 ∙ 8) = 113

Questo livello di irregolarità è troppo elevato per un impiego continuo.

α₂ α₁

386 518

Alberi di trasmissione con rotazione corretta.

α₂ α₁

386 519

Giunti cardanici con rotazione scorretta.

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Opzioni di installazione

Alberi di trasmissione per prese di forza

Opzioni di installazione

Sono disponibili 2 opzioni di configurazione di base per i sistemi dell'albero di trasmissione, denominati installazione Z e installazione W. Sono ammesse anche combinazioni delle due opzioni.

• Installazione Z significa che gli alberi degli assali di trazione (trainante e trainato) sono completamente o quasi completamente paralleli

• Installazione W significa che gli alberi degli assali di trazione (trainante e traina- to) non sono paralleli

Z

W

386 517

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Sistema albero di trasmissione per presa di forza ED.

Alberi di trasmissione per prese di forza

Sistema albero di trasmissione per presa di forza ED.

Sui motori da 9, 13 e 16 litri, è possibile collegare un sistema dell'albero di trasmissione alla presa di forza ED. Il sistema dell'albero di trasmissione può, ad esempio, azionare una pompa idraulica, una ventola o un compressore. Nel seguito, tali com- ponenti vengono denominati unità ausiliarie.

Qui vengono descritte 2 diverse varianti del sistema dell'albero di trasmissione; vedere la figura.

Pos./variante Descrizione

1 Un albero di trasmissione è collegato tra una presa di forza e un'unità ausiliaria

2 Un albero di trasmissione è collegato tramite un giunto flessibile a un'unità ausiliaria o a un'attrezzatura simile che richiede forza rotante

1

2

425 745

2 varianti del sistema albero di trasmissione per presa di forza ED.

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Alberi di trasmissione per prese di forza

Valori limite per il collegamento del sistema dell'al- bero di trasmissione

Valori limite per la variante 1, albero di trasmissione senza giunto flessibile

Nota

Il momento di inerzia indicato lungo l'asse Y nello schema sottostante è la somma del momento di inerzia dell'unità ausiliaria e della metà del momento di inerzia del sistema dell'albero di trasmissione.

A seconda del momento di inerzia dell'unità ausiliaria e del sistema dell'albero di trasmissione, è necessario utilizzare un albero di trasmissione con una rigidità sufficien- temente elevata. Il valore limite per la rigidità minima consentita dell'albero di trasmissione varia a seconda del tipo di motore e di presa di forza.

La scelta dell'albero di trasmissione può incidere sulla rigidità e sul momento di inerzia del sistema dell'albero di trasmissione. Lo schema illustra una zona (A) con i valori consentiti per l'albero di trasmissione in termini di momento di inerzia e rigidità.

Uno schema è applicabile a una particolare presa di forza e, in alcuni casi, anche a un motore specifico.

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Alberi di trasmissione per prese di forza

Nota

Se il valore non rientra nel range di valori consentiti (A), un'installazione secondo la variante 2 potrebbe essere una soluzione. Maggiori informazioni sono disponibili nella sezione Valori limite per la variante 2, albero di trasmissione con giunto fles- sibile.

Esempio:

Montaggio degli alberi di trasmissione e delle unità ausiliarie su ED160P.

• Albero di trasmissione con rigidità di 60 kNm/rad e momento di inerzia 0,02 kgm²

• Pompa idraulica come unità ausiliaria con momento di inerzia di 0,015 kgm² L'inerzia della pompa idraulica + metà dell'inerzia dell'albero di trasmissione, 0,015 + 0,01 = 0,025 kgm² è richiesto. Il valore finisce nel range dei valori consentiti; vedere la figura sottostante.

A Valori consentiti

x Rigidità dell'albero di trasmissione

Y La somma del momento di inerzia dell'unità ausiliaria e della metà del momento di inerzia dell'albero di trasmissione

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Alberi di trasmissione per prese di forza

ED120P su motori da 9 litri ED120P su motori da 13 litri

25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 [kgm²] y

[kNm/rad]

x A

0,02 0,01 0,03 0,04 0,05 0,06

436 037 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 [kNm/rad]

x A [kgm²] y

0,04 0,035 0,03

0,02 0,025

0,015 0,01

436 038

25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 [kNm/rad]

x A [kgm²] y

0,04 0,035 0,03

0,02 0,025

0,015 0,01

X

25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 [kNm/rad]

x A [kgm²] y

0,04 0,035 0,03

0,02 0,025

0,015 0,01

25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 [kNm/rad]

x [kgm²] y

0,04 0,035 0,03

0,02 0,025

0,015 0,01

A

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Alberi di trasmissione per prese di forza

Valori limite per la variante 2, albero di trasmissione con giunto flessibile

La variante 2 è necessaria quando i valori non rientrano nei valori limite consentiti per la variante 1.

L'elevato numero di possibili combinazioni di albero di trasmissione, giunto flessibile e momento di inerzia implica che i fornitori devono eseguire i propri calcoli utilizzando i seguenti valori presentati in questo documento:

• Un sistema di massa elastica per motori con presa di forza ED, motori da 9, 13 e 16 litri

• Valori per configurazioni critiche del motore. Sono necessari per eseguire un'analisi delle vibrazioni rotazionali e garantire che i valori limite non siano superati La tabella seguente riepiloga gli ordini motore critici per ciascun motore:

Contattare il fornitore dell'albero di trasmissione e il fornitore del giunto flessibile utilizzando i calcoli dinamici.

La frequenza di eccitazione viene utilizzata per eseguire un'analisi delle vibrazioni torsionali ed è relativa agli ordini motore e alle velocità di rotazione del motore secondo la relazione:

Frequenza di eccitazione (Hz) = regime motore (giri/min)/60 x ordine motore.

Motore Presa di forza Ordini motore critici Motore da 9 li-

tri (5 cilindri)

ED120P Ordine 0,5 (a causa dell'albero motore asimme- trico)

Ordine 2,5 (a causa della combustione del motore)

Motore da 13 litri (6 cilindri)

ED120P ED10R WBP1

Ordine 3 (a causa della combustione del motore)

Motore da 16 litri (8 cilindri)

ED160P Ordine 4 (a causa della combustione del motore)

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Alberi di trasmissione per prese di forza

Presa di forza ED120P

Sistema di massa elastica per ED120P; vedere la figura.

Pos. Descrizione Descrizione

1 k₁/d₁ Contatto tra l'ingranaggio albero motore e l'ingranaggio intermedio 2 k₂/d₂ Contatto tra l'ingranaggio intermedio e l'ingranaggio PTO

3 k₃/d₃ Elemento conduttore di trasmissione 4 k₄/d₄ Albero di trasmissione

5 k₅/d₅ Giunto flessibile

Pos. Descrizione

J₁ Albero motore con volano e giunto J₂ Ingranaggio intermedio.

J₃ Ingranaggio PTO

J₄ Elemento conduttore di trasmissione più albero di trasmissione J₅ Giunto, lato primario più albero di trasmissione

J₆ Giunto, lato secondario più unità ausiliaria

2

1

4 5

3

436 041

k₁, d₁ k₂, d₂ k₃, d₃ k₄, d₄

J₁ J₂ J₃ J₄ J₅

k₅, d₅ J₆

436 042

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Alberi di trasmissione per prese di forza

Le tabelle seguenti riepilogano i valori per momento di inerzia/rigidità/smorzamen- to. Queste informazioni sono necessarie per i fornitori di giunti flessibili.

Inerzia Valore Descrizione

J₁ Motore da 9 litri = 2,239 kgm², motore da 13 litri = 2,380 kgm² Momento di inerzia in albero motore, volano e giunto

J₂ 0,0147 kgm² Momento di inerzia nell'ingranaggio intermedio

J₃ 0,0070 kgm² Momento di inerzia sull'ingranaggio PTO.

J₄ 0,0018 kgm² + [inerzia dell'albero di trasmissione] /2 Momento di inerzia nell'elemento conduttore di trasmissione più metà dell'inerzia nell'albero di trasmissione

J₅ [inerzia dell'albero di trasmissione] /2 + [inerzia del giunto flessibile sul lato primario]

Momento di inerzia nel lato primario del giunto flessibile più metà dell'inerzia dell'albero di trasmissione

J₆ [inerzia del giunto flessibile sul lato secondario] + [inerzia dell'unità ausiliaria]

Momento di inerzia sul lato secondario del giunto flessibile più l'inerzia dell'unità ausiliaria

Rigidità Valore Descrizione

k₁ 205 kNm/rad Rigidità del connettore dell'ingranaggio tra l'ingranaggio albero motore e l'ingranaggio in-

termedio

k₂ 186 kNm/rad Rigidità dell'ingranaggio albero motore tra l'ingranaggio intermedio e l'ingranaggio PTO

k₃ 176 kNm/rad Rigidità nel connettore della scanalatura tra l'ingranaggio PTO e l'elemento conduttore di

trasmissione

k₄ [rigidità dell'albero di trasmissione] kNm/rad Rigidità nell'albero di trasmissione

k₅ [rigidità del giunto flessibile] kNm/rad Rigidità nel giunto flessibile

Smorza- mento

Valore Descrizione

d₁ 15,49 Nms/rad Smorzamento del connettore dell'ingranaggio tra l'ingranaggio albero motore e l'ingranag-

gio intermedio

d₂ 7,31 Nms/rad Smorzamento del connettore ingranaggio tra l'ingranaggio intermedio e l'ingranaggio

PTO

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Alberi di trasmissione per prese di forza

d₃ 1,36 Nms/rad Smorzamento nell'elemento conduttore di trasmissione

d₄ [smorzamento dell'albero di trasmissione] kNm/rad Smorzamento nell'albero di trasmissione

d₅ [smorzamento del giunto flessibile] Nms/rad Smorzamento nel giunto flessibile

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Alberi di trasmissione per prese di forza

Presa di forza ED160P

Sistema di massa elastica per ED160P; vedere la figura.

Pos. Descri- zione

Descrizione

1 k₁/d₁ Contatto tra l'ingranaggio albero motore e l'ingranaggio intermedio 1

2 k₂/d₂ Contatto tra l'ingranaggio intermedio 1 e l'ingranaggio intermedio 2

3 k₃/d₃ Contatto tra l'ingranaggio intermedio 2 e l'ingranaggio PTO 4 k₄/d₄ Elemento conduttore di trasmissione

5 k₅/d₅ Albero di trasmissione 6 k₆/d₆ Giunto flessibile

Pos. Descrizione

J₁ Albero motore con volano e giunto J₂ Ingranaggio intermedio 1

J₃ Ingranaggio intermedio 2 J₄ Ingranaggio PTO

J₅ Elemento conduttore di trasmissione più albero di trasmissione J₆ Giunto, lato primario più albero di trasmissione

J₇ Giunto, lato secondario più unità ausiliaria

3 4

1 2

5 4

6

3

2

1

436 043

k₁, d₁ k₂, d₂ k₃, d₃ k₄, d₄ k₅, d₅

J₁ J₂ J₃ J₄ J₅ J₆

k₆, d₆ J₇

436 057

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Alberi di trasmissione per prese di forza

Le tabelle seguenti riepilogano i valori di inerzia/rigidità/smorzamento. Informazioni necessarie per i fornitori di giunti flessibili.

J₁ 3,079 kgm² Inerzia nell'albero motore, nel volano e nel giunto

J₂ 0,0099 kgm² Inerzia nell'ingranaggio intermedio 1

J₃ 0,0078 kgm² Inerzia nell'ingranaggio intermedio 2

J₄ 0,0062 kgm² Momento di inerzia nell'ingranaggio PTO

J₅ 0,0018 kgm² [inerzia dell'albero di trasmissione] /2 Inerzia nell'elemento conduttore di trasmissione più metà dell'inerzia dell'albero di trasmissione

J₆ [inerzia dell'albero di trasmissione] /2 + [inerzia del giunto flessibile sul lato primario]

Inerzia nel lato primario del giunto flessibile più metà dell'inerzia dell'albero di trasmissione

J₇ [inerzia del giunto flessibile sul lato secondario] + [inerzia dell'unità ausiliaria]

Inerzia sul lato secondario del giunto flessibile più l'inerzia dell'unità ausiliaria

termedio 1

k₂ 320 kNm/rad Rigidità del connettore dell'ingranaggio tra l'ingranaggio intermedio 1 e l'ingranaggio in-

termedio 2

k₃ 280 kNm/rad Rigidità del connettore dell'ingranaggio tra l'ingranaggio intermedio 2 e l'ingranaggio

PTO

k₄ 176 kNm/rad Rigidità nell'elemento conduttore di trasmissione/flangia

k₅ [rigidità dell'albero di trasmissione] kNm/rad Rigidità nell'albero di trasmissione k₆ [rigidità del giunto flessibile] kNm/rad Rigidità nel giunto flessibile

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Alberi di trasmissione per prese di forza

gio intermedio 1

d₂ 12,51 Nms/rad Smorzamento del connettore dell'ingranaggio tra l'ingranaggio intermedio 1 e l'ingranag-

gio intermedio 2

d₃ 8,37 Nms/rad Smorzamento del connettore ingranaggio tra l'ingranaggio intermedio e l'ingranaggio

PTO

d₄ 1,36 Nms/rad Smorzamento nel connettore della scanalatura tra l'ingranaggio PTO e l'elemento condut-

tore di trasmissione

d₅ [smorzamento dell'albero di trasmissione] Nms/rad Smorzamento dell'albero di trasmissione d₆ [smorzamento del giunto flessibile] Nms/rad Smorzamento del giunto flessibile

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Alberi di trasmissione per prese di forza

Presa di forza ED10R WBP1

Sistema di massa elastica per ED10R WBP1; vedere la figura.

Pos. Descri- zione

Descrizione

1 k₁/d₁ Contatto tra l'ingranaggio albero motore e l'ingranaggio intermedio 1

2 k₂/d₂ Contatto tra l'ingranaggio intermedio 1 e l'ingranaggio intermedio 2

3 k₃/d₃ Contatto tra l'ingranaggio intermedio 2 e l'ingranaggio PTO 4 k₄/d₄ Elemento conduttore di trasmissione

5 k₅/d₅ Albero di trasmissione 6 k₆/d₆ Giunto flessibile

Pos. Descrizione

J₁ Albero motore con volano e giunto J₂ Ingranaggio intermedio 1

J₃ Ingranaggio intermedio 2 J₄ Ingranaggio PTO

J₅ Elemento conduttore di trasmissione più albero di trasmissione

1 2 3 4

5 6

443 180

k₁, d₁ k₂, d₂ k₃, d₃ k₄, d₄ k₅, d₅

J₁ J₂ J₃ J₄ J₅ J₆

k₆, d₆ J₇

436 057

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Alberi di trasmissione per prese di forza

Le tabelle seguenti riepilogano i valori di inerzia/rigidità/smorzamento. Informazioni necessarie per i fornitori di giunti flessibili.

J₁ 2.4306 kgm² Inerzia nell'albero motore, nel volano e nel giunto

J₂ 0,0083 kgm² Inerzia nell'ingranaggio intermedio 1

J₃ 0,0083 kgm² Inerzia nell'ingranaggio intermedio 2

J₄ 0,0062 kgm² Momento di inerzia nell'ingranaggio PTO

J₅ 0,0018 kgm² [inerzia dell'albero di trasmissione] /2 Inerzia nell'elemento conduttore di trasmissione più metà dell'inerzia dell'albero di trasmissione

J₆ [inerzia dell'albero di trasmissione] /2 + [inerzia del giunto flessibile sul lato primario]

Inerzia nel lato primario del giunto flessibile più metà dell'inerzia dell'albero di trasmissione

J₇ [inerzia del giunto flessibile sul lato secondario] + [inerzia dell'unità ausiliaria]

Inerzia sul lato secondario del giunto flessibile più l'inerzia dell'unità ausiliaria

termedio 1

k₂ 310 kNm/rad Rigidità del connettore dell'ingranaggio tra l'ingranaggio intermedio 1 e l'ingranaggio in-

termedio 2

k₃ 290 kNm/rad Rigidità del connettore dell'ingranaggio tra l'ingranaggio intermedio 2 e l'ingranaggio

PTO

k₄ 176 kNm/rad Rigidità nell'elemento conduttore di trasmissione/flangia

k₅ [rigidità dell'albero di trasmissione] kNm/rad Rigidità nell'albero di trasmissione k₆ [rigidità del giunto flessibile] kNm/rad Rigidità nel giunto flessibile

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Alberi di trasmissione per prese di forza

gio intermedio 1

d₂ 9,7 Nms/rad Smorzamento del connettore dell'ingranaggio tra l'ingranaggio intermedio 1 e l'ingranag-

gio intermedio 2

d₃ 7,9 Nms/rad Smorzamento del connettore ingranaggio tra l'ingranaggio intermedio e l'ingranaggio

PTO

d₄ 1,36 Nms/rad Smorzamento nel connettore della scanalatura tra l'ingranaggio PTO e l'elemento condut-

tore di trasmissione

d₅ [smorzamento dell'albero di trasmissione] Nms/rad Smorzamento dell'albero di trasmissione d₆ [smorzamento del giunto flessibile] Nms/rad Smorzamento del giunto flessibile