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In un trituratore per plastica il rotore gira solo a poche decine di giri al minuto, ma per lacerare il materiale richiede una coppia molto elevata. Questa coppia non è prodotta dal solo motore, ma da motore e riduttore insieme: i giri di un motore trifase standard a 4 poli vengono ridotti dal riduttore e la coppia aumenta nella stessa proporzione. Per questo nell’azionamento di un trituratore la decisione principale riguarda il rapporto di riduzione e la resistenza del riduttore ai carichi a urti; la potenza del motore è un anello di questa catena.
In che modo la differenza tra trituratore e granulatore cambia la scelta del motore?
Nel riciclo della plastica due tipi di macchina vengono spesso confusi. Il granulatore (mulino) taglia il materiale con un rotore a lame che gira ad alta velocità fino a una dimensione che passa attraverso la griglia; il motore è collegato di solito al rotore con cinghia e puleggia e l’inerzia del rotore fa parte del lavoro. Il trituratore, invece, lacera con lame a uncino o dentate che girano lentamente pezzi grossi, fusti, profili e balle di film. Le esigenze di motore dei due sono diverse:
| Caratteristica | Trituratore | Granulatore |
|---|---|---|
| Giri del rotore | Bassi (con riduttore) | Alti (a cinghia o diretto) |
| Catena di trasmissione | Motore + riduttore (+ giunto o cinghia) | Motore + cinghia e puleggia |
| Grandezza determinante | Coppia in uscita dal riduttore | Inerzia del rotore e avviamento |
| Comportamento in caso di blocco | Il rotore si ferma e viene invertito spesso | La cinghia slitta o interviene il termico |
Questo articolo si concentra sull’azionamento del trituratore: coppia elevata a bassi giri, compatibilità con il riduttore e inversione di marcia.
Come aumenta la coppia nel riduttore?
Il riduttore riduce i giri secondo il suo rapporto e aumenta la coppia all’incirca nella stessa misura; la differenza è data dal rendimento del riduttore. La relazione semplice è questa: coppia in uscita ≈ coppia del motore × rapporto di riduzione × rendimento. I giri in uscita si ottengono dividendo i giri nominali del motore per il rapporto.
Un esempio di calcolo ipotetico: un motore da 22 kW a 4 poli ha una coppia nominale di 142,9 Nm e giri nominali di 1470 giri/min. Se questo motore viene usato con un riduttore di rapporto 20:1 e rendimento assunto intorno a 0,95, il rotore gira a circa 73 giri/min e in uscita dal riduttore si ottiene una coppia nominale di circa 2700 Nm. La stessa coppia al rotore può essere fornita anche da un motore più piccolo con un riduttore di rapporto 40:1, ma i giri del rotore si dimezzano. I giri del rotore sono un valore di progetto della macchina; cambiare il rapporto modifica capacità e comportamento di taglio.
Coppia di spunto e coppia massima
La coppia di spunto e la coppia massima del motore asincrono sono superiori alla coppia nominale e questi valori sono riportati nel catalogo del motore. Nel trituratore, quando un pezzo duro sforza il rotore, il motore eroga per breve tempo una coppia superiore alla nominale; questo picco si trasmette integralmente a riduttore e alberi. Per questo del riduttore si verifica non solo la coppia nominale, ma anche la resistenza ai picchi e agli urti di coppia. Per i valori di coppia dei singoli modelli può consultare la tabella delle coppie.
Scelta del riduttore e giunto: chi assorbe l’urto?
Nel trituratore il carico non è uniforme; ogni colpo di lama genera un’onda di coppia. Il riduttore che deve sostenere questo carico si sceglie con il fattore di applicazione (di servizio) che il costruttore indica per i carichi a urti. Questo fattore del riduttore è un concetto diverso dal fattore di servizio riportato sulla targa del motore e si legge nel catalogo del riduttore.
- Tipo di riduttore: Per coppie elevate e urti si usano di solito riduttori epicicloidali o a coppia conica. I riduttori a vite senza fine, per rendimento e resistenza agli urti, possono risultare limitati in questa applicazione.
- Giunto idraulico (idrodinamico): Interposto tra motore e riduttore, addolcisce l’avviamento, consente al motore di entrare in servizio a vuoto e smorza parte dell’urto in caso di blocco improvviso.
- Limitatore di coppia: Protegge la catena di trasmissione in presenza di un corpo che non può essere frantumato, come un pezzo di metallo. Anche la trasmissione a cinghia e puleggia offre un margine di slittamento limitato, ma uno slittamento continuo della cinghia significa riscaldamento e usura.
- Accoppiamento motore-riduttore: Nell’accoppiamento flangiato diretto grandezza IEC e dimensioni della flangia devono corrispondere all’ingresso del riduttore. Le forme costruttive sono disponibili in base alla grandezza; la dimensione della flangia viene confermata in fase d’ordine. Per le opzioni di azionamento con riduttore può consultare la pagina motori elettrici per riduttori.
Inversione di marcia e gestione dei blocchi
I trituratori rilevano di solito il blocco dall’aumento di corrente: quando la corrente del motore supera un determinato valore, il comando ferma il rotore, lo inverte per breve tempo e poi lo riporta in avanti. Questo ciclo può ripetersi molte volte in un turno ed è la condizione che sollecita di più il motore.
- L’inversione va eseguita dopo l’arresto completo del rotore; invertire bruscamente un motore in rotazione genera picchi di corrente e di coppia.
- Le inversioni frequenti accumulano il calore di avviamento. Un inverter riduce con le rampe questo calore e l’urto meccanico. Le serie trifase di HEM Motor sono adatte alla regolazione di velocità con azionamento; per un funzionamento prolungato a basso numero di giri con coppia piena può servire una ventilazione forzata e, se il cavo tra azionamento e motore è lungo, si valuta un filtro dv/dt o sinusoidale. Queste condizioni vanno indicate nell’ordine; i dettagli sono nella domanda sull’uso con inverter.
- Nei trituratori bialbero con due motori separati, ripartizione del carico e funzionamento sincrono si risolvono lato comando; i motori devono avere la stessa potenza e gli stessi giri.
