Simulazione CFD delle perdite per sbattimento di una trasmissione Prof. Ing. Carlo Gorla 1 , Ing. Concli Franco 1 Prof. Dr.-Ing. Karsten Stahl 2 , Dr.-Ing. Michaelis Klaus 2 , Dipl.-Ing. Hansjörg Schultheiß 2 , Dipl.-Ing. Johan Paul Stemplinger 2 1 Politecnico di Milano, dipartimento di meccanica 2 FZG, Lehrstuhl für Maschinenelemente Sommario: L’efficienza sta diventando oggigiorno un tema di sempre più stretta attualità. Per questo risulta importante avere a disposizione già durante la fase di progettazione di una trasmissione dei modelli che permettano di predire le perdite. Attraverso delle simulazioni CFD si è studiato l’effetto sulle perdite di numerosi parametri geometrici e operativi. I risultati ottenuti sono stati validati grazie a prove sperimentali. 1. INTRODUZIONE Il crescente ruolo dell’efficienza porta alla necessità di nuovi modelli di calcolo. A tale scopo la fluidodinamica computazionale (CFD) si è mostrata uno strumento valido ed affidabile. Di seguito vengono presentati i risultati di un progetto di ricerca sull’influenza che alcuni parametri geometrici ed operativi hanno sulle perdite per sbattimento, ovvero per interazione degli organi in movimento con il lubrificante. Nello specifico si è studiato l’effett o del diametro di troncatura esterna, della larghezza di fascia, dell’angolo d’elica, della temperatura e del tipo di lubrificante e della velocità di rotazione. I risultati ottenuti mediante le simulazioni sono risultati in buon accordo con quelli ottenuti sperimentalmente. Parole chiave: CFD, Ingranaggi, perdite per sbattimento, efficienza 2. COMPOSIZIONE DELLE PERDITE DI POTENZA IN UNA TRASMISSIONE In accordo con [1], le perdite possono essere suddivise secondo la seguente classificazione               [1] in cui   e   rappresentano le perdite dipendenti dal carico imputabili alle ruote dentate ed ai cuscinetti rispettivamente,   le perdite indipendenti dal carico riconducibili ai cuscinetti,   le perdite delle tenute striscianti e   altre perdite generiche. Nel computo totale delle perdite, una buona quota è imputabile alle perite indipendenti dal carico dovute alle ruote dentate,   . Queste derivano principalemente dall’interazione degli organi in movimento con il lubrificante e possono essere ulteriormente suddivise in perdite per pompaggio, ventilazione e sbattimento. Le perdite per pompaggio sono riconducibili ad una progressiva riduzione del vano tra i denti durante l’ingranamento che porta il lubrificante ivi contenuto ad essere espulso lateralmente generando calore per effetto viscoso. Le perdite per ventilazione sono dovute all’interazione delle ruote dentate con l’aria mentre quelle per sbattimento all’interazione con il lubrificante. Queste ultime sono quelle con un maggior impatto sull’efficienza complessiva ed è proprio su tali perdite che si è concentrata l’attenzione di questo progetto di ricerca. 3. DESCRIZIONE DEL PROBLEMA Il sistema analizzato sia tramite simulazioni che sperimentalmente è mostrato in figura 1a. In una prima fase si è considerato un semplice disco liscio rotante nel bagno d’olio e montato su un albero a sbalzo. Successivamente il disco è stato sostituito con una ruota dentata. Un secondo albero a sbalzo, fermo, è anche presente. a) b) Figure 1: a) geometria del riduttore; b) modello numerico