Abstract
I riduttori vengono impiegati in numerose applicazioni che vanno dal settore automotive a quello industriale, dalla robotica alla meccanica di precisione. Un riduttore planetario è una speciale configurazione cinematica che, grazie ad un portatreno, assicura rapporti di riduzione molto elevati ed al contempo ad un’elevata compattezza. I riduttori epicicloidali sono ampiamente utilizzati quando è richiesta un'elevata densità di potenza. Esistono diversi campi di applicazione, inclusi, ma non limitati a, meccatronica, automazione e generazione di energia in campo eolico. Per supportare la progettazione di nuove soluzioni, per monitorare lo stato dei riduttori in esercizio e per pianificarne gli in interventi di manutenzione, la disponibilità di modelli matematici in grado di descrivere con precisione il comportamento del sistema, sia in condizioni nominali che in caso di malfunzionamento rappresenta uno strumento fondamentale. In letteratura sono già disponibili dati sperimentali e studi numerici sul comportamento dei riduttori. Tuttavia, mentre gli approcci sperimentali sono validi solo per la configurazione specifica, i modelli numerici sono limitati principalmente dall’onere computazionale necessario. Questo articolo presenta un approccio innovativo per la caratterizzazione del comportamento di una trasmissione. Questo è stato applicato, a titolo di esempio, a due differenti cinematismi. Il metodo si basa su un modello che combina elementi finiti (FE) con formulazioni analitiche. La macro-deformazione dei corpi (soluzione numerica basata su una griglia lasca) e la risoluzione dei contatti (risolti analiticamente evitando la necessità di infittimenti della griglia di calcolo) vengono determinate in modo separato. In questo modo, l’onere computazionale risulta ridotto in modo significativo senza influire sui risultati. Questo approccio è stato utilizzato per studiare il comportamento vibro-dinamico di un banco di prova FZG (tipicamente utilizzato per la caratterizzazione della resistenza alla fatica superficiale degli ingranaggi) e di un riduttore epicicloidale di precisione. I risultati relativi ai riduttori integri - non danneggiati - sono stati confrontati con misure sperimentali per entrambe le configurazioni, così da validare l'approccio. Una volta validati i modelli, la stessa metodologia è stata impiegata per studiare gli effetti dei cedimenti caratteristici legati alla fatica superficiale (pitting). La capacità di riprodurre l'effetto di un danneggiamento con un modello numerico rappresenta il primo passo indispensabile per lo sviluppo di una strategia di Monitoraggio Strutturale (SHM).