Modifiche topologiche di un riduttore planetario in chiave vibro-acustica

I requisiti richiesti ai riduttori eolici (WKA) sono in continuo aumento, specialmente in termini di emissione vibro-acustica. La maggiore fonte di eccitazione, è data dal contatto tra i denti, ed è noto possa essere influenzata in modo significativo dalle modifiche micro- e macro-geometriche. Lo studio accurato delle modifiche è quindi fondamentale per poter predire in modo accurato le deformazioni del sistema. In tal senso l’impiego di metodi agli elementi finiti (FEM), ha reso alla portata di tutti analisi di questo tipo. Nuove tecnologie produttive hanno inoltre permesso di estendere il campo delle possibili modifiche di profilo rispetto alle soluzioni tradizionali. Nel seguito si descriveranno brevemente alcune di queste nuove possibilità, con particolare riferimento alle recenti tecniche di rettifica. Sulla base di queste considerazioni verrà proposta una specifica modifica di profilo per cui l’area di contatto risulta ottimizzata e poco influenzata dal carico.

Il comportamento vibro-acustico dei riduttori per applicazioni eoliche è fortemente influenzato dalla scelta delle correzioni di profilo. Una progettazione accurata delle modifiche può influenzare in modo anche molto significativo le prestazioni vibrazionali.

Le più recenti tecnologie hanno aperto la strada a nuove possibilità in termini di modifiche di profilo, offrendo valide alternative a quanto era possibile in passato.

Nel seguito si mostreranno alcuni esempi di modifiche applicabili a un riduttore da 1.6 MW per eolico.

Deformazioni

Per poter garantire un incremento prestazionale è importante riuscire a calcolare nel modo più accurato possibile le deformazioni sotto effetto di un dato carico.

La Figura 2 mostra l’evoluzione dei modelli di calcolo delle deformazioni del portatreno. I modelli più datati introducevano enormi semplificazioni. Oggigiorno, grazie all’uso del metodo agli elementi finiti, è possibile arrivare a predire con estrema accuratezza lo stato di deformazione del sistema.

Figura 2 – Storia dei metodi di calcolo delle deformazioni di un riduttore.

L’area di contatto nel contatto tra i denti e nei cuscinetti, è fortemente influenzata dalle deformazioni del perno del satellite. Un esempio di tale deformazione è riportato in Figura 3. Si mostrano le deformazioni sotto carico nominale nel caso di dentatura elicoidale. La deformazione calcolata può essere imposta, per i calcoli successivi, come un valore medio al centro del satellite (∆t2 e ∆r2). Questo risulterà utile per tutte le analisi successive.

Figura 3 – Deformazione dell’asse del satellite.

Se oltre al carico nominale si tiene conto del peso proprio delle pale, le simulazioni numeriche forniscono ottimi risultati (Figura 4).

Figura 4 – Deformazione in funzione della posizione del satellite.

 

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Source: Stampi
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