Riassunto analitico
Il mio lavoro di tesi è nato dalla collaborazione tra il Dipartimento di Scienze e Metodi dell’Ingegneria e Dana Rexroth Transmission Systems S.r.l., azienda produttrice di sistemi di trasmissione di potenza per macchine movimento terra, il cui interesse era quello di studiare e valutare il comportamento dinamico dell’olio, dovuto alla rotazione degli alberi presenti in una trasmissione idromeccanica. Il lavoro svolto è suddivisibile principalmente in due parti. La prima legata alla modellazione del circuito di lubrificazione dei componenti interni alla trasmissione e la seconda relativa alla modellazione dei circuiti di attuazione frizioni. Nel primo caso l’interesse è rivolto alla valutazione della distribuzione di portate tra i vari condotti ed alla caduta di pressione complessiva del sistema, mentre nel secondo caso vi era sia l’interesse di valutare i profili di pressione all’interno dei condotti, che la necessità dell’individuazione di fenomeni di areazione e cavitazione all’uscita dei condotti ed eventuali onde di pressione legate alla geometria di alimentazione di alcune parti di circuito. Per quanto riguarda l’analisi svolta sul circuito di lubrificazione, l’attività può essere riassunta in una prima fase di estrazione e discretizzazione della geometria in modo da per potervi applicare le tecniche di risoluzione ai volumi finiti. Successivamente sono stati impostati quattro tipi di analisi CFD, una stazionaria Steady State a fluido incomprimibile, che ha permesso una prima costruzione di un modello AMESim basato sui coefficienti di efflusso calcolati da essa, una seconda stazionaria MRF ed una terza dinamica, entrambe a fluido incomprimibile, necessarie alla valutazione degli effetti dinamici sui circuiti, ed infine una quarta dinamica a fluido multifase necessaria per il calcolo dei coefficienti di efflusso reali impostati in seguito nel modello AMESim finale, in quanto il circuito era anche soggetto a fenomeni di areazione locali. Le simulazioni CFD alle quali sono state applicate le forze centrifughe hanno inoltre evidenziato un problema di variazione eccessiva di portata all’uscita dei condotti di lubrificazione di un particolare rotismo epicicloidale a causa della variazione del regime di rotazione. Questa osservazione ha portato alla riprogettazione di una nuova geometria in grado di correggere i difetti della precedente. La nuova geometria è stata quindi verificata mediante una nuova simulazione CFD MRF i cui risultati si sono rivelati coerenti con quelli desiderati convalidando così la bontà della progettazione della nuova geometria. In parallelo all’attività di modellazione del circuito di lubrificazione è stata svolta l’attività di modellazione dei quattro circuiti di attuazione frizioni. In un primo momento è stata impostata un’analisi CFD in STAR CCM+ per calcolare le perdite di carico complessive dei circuiti soggette a diverse condizioni operative per generare una mappa di valori da inserire nel sistema di controllo. I valori di caduta di pressione dei condotti sono quindi risultati utili nell’implementazione del software di controllo. Ulteriore obiettivo del lavoro di tesi è stata l’indagine del comportamento dinamico di due circuiti di attuazione che durante i test al banco prova avevano generato un forte rumore acustico, facendo dedurre la presenza di fenomeni di cavitazione. Sono quindi state impostate due simulazioni dinamiche multifase dei due circuiti che hanno in un caso mostrato un forte fenomeno di areazione all’uscita del circuito e nel secondo caso un fenomeno di areazione più contenuto e un’ampiezza di oscillazione delle onde di pressione all’interno del circuito decisamente elevate, dovute alla geometria del volume di alimentazione del condotto dell’albero.
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