Riassunto analitico
L'usura di un cuscinetto di biella è un aspetto critico nella progettazione e manutenzione dei motori a combustione interna. I cuscinetti di biella sono soggetti a sollecitazioni significative a causa del movimento alternato della biella e delle forze generate dalla combustione. Per calcolare e prevedere l'usura di un cuscinetto di biella, bisogna considerare vari fattori teorici e pratici, tra cui il carico dinamico, la lubrificazione, velocità e regime di rotazione, i materiali e la temperatura.
Le procedure elaborate attraverso questo lavoro di tesi prevedono la scrittura di uno script in MATLAB per calcolare l’usura del componente, implementando un algoritmo per stimare il volume di materiale asportato e aggiornare quindi il profilo del cuscinetto idrodinamico.
Questo studio sfrutta il modello di Greenwood-Tripp, un approccio teorico ampiamente utilizzato in tribologia per analizzare l'usura tra superfici rugose.
I parametri di Greenwood-Tripp forniscono un modello matematico per descrivere le asperità superficiali e il loro impatto sul contatto tra superfici. Le asperità sono piccole irregolarità microscopiche presenti su qualsiasi superficie, quando due superfici rugose entrano in contatto, solo le asperità più alte effettivamente si toccano, creando una zona di contatto molto più piccolo rispetto all’area apparente di contatto. Durante il contatto tra le superfici, l'attrito generato dalle asperità in contatto produce calore. Questo calore è trasferito attraverso l'interfaccia tra le superfici, influenzando il comportamento termico del sistema. L'aumento della temperatura dovuto all'attrito provoca una diminuzione della viscosità dei lubrificanti, come l'olio, una viscosità più bassa riduce l'efficacia del lubrificante nel mantenere uno strato di separazione tra le superfici. Senza uno strato di separazione adeguato, le superfici sono più suscettibili a un contatto diretto e all'usura. Con la diminuzione della viscosità a causa dell'aumento della temperatura, il lubrificante diventa meno efficace nel sostenere il carico idrodinamico, portando a un contatto diretto tra le asperità delle superfici. Un contatto diretto e un aumento dell’attrito tra le superfici possono accelerare l'usura e la degradazione dei materiali. Nei casi più estremi, questo può portare a danni gravi, come la rottura dei componenti.
Questo lavoro, unendo gli aspetti termici all’asportazione di materiale causata dall’usura, fornisce uno strumento pratico per ingegneri e progettisti per analizzare e ottimizzare la durata e le prestazioni dei componenti meccanici, contribuendo così alla riduzione dei costi e al miglioramento della qualità dei prodotti.
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