La progettazione meccanica e la verifica attraverso l’uso dei codici di calcolo

Fattibilità
con attività di co-design per la definizione di sistemi di trasmissione, in particolare su riduttori e cambi di velocità (scelta dei rapporti di trasmissione, ingombri , forze ai supporti, verifica delle sezioni critiche).

Progettazione meccanica
Dimensionamento delle dentature secondo normativa ISO-DIN- VDI per ingranamenti semplici (ingranaggi cilindrici e conici, viti senza fine, alberi dentati) o composti (epicicloidale, treno di ruote dentate) sia per materiali metallici che plastici. Verifica a fatica secondo i criteri mono e tri-assiali a seguito dei risultati delle simulazioni FEM strutturali localizzate nelle zone critiche. Realizzazione delle tabella di dentature ISO per tavole 2D.

Realizzazione dei modelli CAD-3D
in formato flessibile (*.igs,*.step) per essere importati nei CAD di uso comune o per essere utilizzati per realizzare il componete da stampa 3D.

Realizzazione dei profili di dentatura 1D
per definire per esempio la geometria dello stampo ad iniezione di un componente ruota dentata o albero dentato.

Ottimizzazioni
su particolari già progettati per ridurre gli ingombri o per migliorare l’efficienza d’ingranamento, la resistenza meccanica e la resistenza ad usura,
la rumorosità d’ingranamento e le vibrazioni.

Reverse Engineering
Dal rilievo dimensionale della ruota dentata o albero dentato alla definizione e realizzazione del profilo teorico.

il tutto attraverso alcuni codici di calcolo qui sotto elencati e sviluppati in linguaggio VBA per ogni singola applicazione specifica a seguito dell’esperienza maturata nel settore dei componenti di trasmissione meccanica.

Studi di fattibilità su riduttori o cambi di velocità.

Definito un sistema di trasmissione costituito da elementi quali ingranaggi, alberi dentati , cuscinetti e accoppiamenti di forma è possibile:

• definire le quote di progetto (interassi, rapporti di trasmissione, ingombri dimensionali).
• dimensionare e verificare le dentature degli ingranaggi secondo normative ISO.
• dimensionare e verificare le sezioni critiche degli alberi secono normative DIN.
• identificare e verificare eventuali alberi dentati (scanalati) secondo normative DIN con valutazioni relative ai giochi d’accoppiamento (gioco ai fianchi, giochi di testa) realizzando le relative tabelle di dentatura secondo normativa DIN.
• calcolare le freccie e le forze ai supporti per la scelta di cuscinetti volventi o il dimensionamento dei cuscinetti radenti.

valutando infine gli opportuni coefficienti di sicurezza a fatica in funzione delle reali condizioni di carico.

Una particolare attenzione è dedicata alle tematiche NVH attraverso le ottimizzazioni a livello di dentatura e giochi d’ingranamento per ridurre l’emissione acustica.

Progettazione e verifica di ruote dentate e ingranaggi.

Progettazione di ingranaggi cilindrici (a denti dritti, elicoidali) per ingranamenti semplici, per sistemi epicicloidali o a cremagliera attraverso la:

• definizione dei profili coniugati, delle dimensioni d’ingombro, dei giochi d’ingranamento e della rigidezza d’ingranamento.
• definizione dei materiali di impiego comune per gli ingranaggi sia in materiale metallico che materiale plastico.
• verifica delle sicurezze statiche e a fatica secondo normative ISO o VDI per sollecitazioni a fondo dente [SF] e a pressione specifica [SH] .
• reaizzazione delle tabelle di dentatura secondo normartiva DIN da inserire a disegno.
• esportazione di profili di dentatura 1D e modellazione 3D del corpo ruota.

La progettazione può essere eseguita come studio di fattibilità oppure come ottimizzazione di soluzioni esistenti, sia per materiali metallici che per materiali plastici.

Una particolare attenzione è dedicata alle tematiche NVH, alle correzioni a livello di dentatura per ridurre vibrazioni ed emissioni acustiche.

Identificazione dei cuscinetti volventi e dimensionamento dei cuscinetti radenti.

Definito un sistema costituito da ingranaggi e alberi quale per esempio un riduttore, è possibile identificare le forze trasmesse ai supporti nelle condizioni di carico definite.

Per cuscinetti volventi è possibile quindi identificare la tipologia da catalogo più idonea in funzione del coefficiente di carico statico [So], della durata attesa [Lh], calcolando anche il valore di rigidezza radiale [kr] e assiale [ka] nonchè i parametri di lubrificazione.

Per cuscinetti radenti è possibile procedere al dimensionamento identificando le principali grandezze dimensionali (diametri, larghezza, gioco radiale, fori adduzione olio) e le condizioni al contorno in termini di lubirificazione idrodinamica (tipo di olio, temperatura, pressione di alimentazione).

Libreria di materiali di impiego comune su ingranaggi in acciaio o plastica.

Una libreria dei principali materiali d’interesse per poter progettare ingranaggi o alberi dentati in funzione delle caratteristiche meccaniche per sollecitazioni statiche e a fatica.

La verifica attraverso il calcolo dei coefficienti di sicurezza a fatica

Il calcolo dei coefficienti di sicurezza a fatica può essere fatto secondo i criteri di fatica mono o triassiale processando il tensore degli sforzi per ciascun nodo una volta disponibile il file dei risultati delle simulazioni FEM in formato ASCII. La visualizzazione del coefficiente di siurezza può essere utilizzata nel caso siano disponibili anche le coordinate nodali. Le caratteristiche a fatica dei principali materiali possono essere repetite dalla libreria materiali.

Esportazione dei profili di dentatura 1D per ruota dentata o albero dentato.

Realizzazione ed esportazione in fomato CAD-1D dei profili di dentatura secondo lo standard DIN o progettati per la singola applicazione per :

• modellare in CAD 3D la ruota dentata o l’ albero dentato.
• definire la geometria dello stampo d’iniezione qualora il componente fosse realizzato per stampaggio d’iniezione in materiale plastico considerando il ritiro.
• realizzare il componente con tecnologia addictive manufacturing (stampa 3D).

Definizione del profilo di dentatura a seguito di rilievi dimensionali su componente ruota dentata o albero dentato.

Analisi di reverse engineering del componente ruota dentata o albero dentato avendo a disposizione le misure di alcune quote caratteristiche, così facendo è possibile calcolare il profilo teorico di dentatura, confrontarlo con il profilo reale e realizzare il modello CAD-3D nonchè la tabella di dentatura per essere così replicato alle macchine utensili o con servizi di stampa 3D.

La scelta più idonea per giunti incollati attraverso l’uso di adesivi strutturali della famiglia PSA (pressure sensitive adhesive)

per il fissaggio di:

• coperture estetiche tra materiali plastici e materiali metallici (es. modanature estetiche).
• coperture funzionali a tenuta stagna (es. coperchi carter).
• elementi con funzione smorzante per le vibrazioni meccaniche (es. compensatori).
• elementi fonoassorbente (es. pannelli).

La scelta è la conclusione di un percorso che prevede:

• scelte progettuali (verifica dei materiali, requisiti per le superfici di adesione, definizione del numero e passo degli eventuali fissaggi attraverso viti)
• simulazioni FEM strutturali (uniformità di pressatura delle superfici del biadesivo per garantirne la tenuta)
• scelte di processo (preparazione delle superfici, verifica della uniformità di pressatura sul manufatto, validazione dell’incollaggio)

Con l’uso di questo applicativo sviluppato per giunti incollati secondo VDI2229 (adhesive tape bonding) è possibile raccogliere, progettare, simulare e verificare la tipologia di adesivo strutturale più idoneo attraverso un percorso guidato.