PRO 453

66 progettare 453 • aprile 2023 RICERCA piastre laterali sono solitamente proget- tate per essere maggiormente inclinate verso la zona di bassa pressione: ciò si- gnifica che l’altezza del meato nella zona di aspirazione è minore, rendendo critica la porzione della piastra laterale in bassa pressione. Variazioni delle condizioni di lavoro possono ridurre l’altezza del mea- to tra le piastre laterali e le ruote dentate, quindi le condizioni idrodinamiche che si instaurano nel meato svolgono un ruo- lo fondamentale per evitare il contatto diretto tra i due componenti e garantire il buon funzionamento della macchina. Lo scopo dell’attività di ricerca è quindi quello di generare una capacità portante idrodinamica aggiuntiva, mediante su- perfici texturizzate, per evitare il contatto diretto tra ruote dentate e piastre laterali. Una superficie texturizzata presenta la- vorazioni di dimensioni caratteristiche molto piccole, dell’ordine del micron, che devono essere opportunamente pro- gettate per aumentare le proprietà tribo- logiche dell’accoppiamento. Lo studio è stato eseguito mediante il codice CFD Ansys CFX. Risultati dello studio Le simulazioni CFD sono state svolte considerando un olio idraulico ISO VG- 46 alla temperatura di 40 °C. Si riporta- no alcuni risultati rappresentativi dello studio. Per esempio, nella figura 2 i pozzetti sono evidenziati in verde e sono presenti canali di maggiore profondità, evidenziati in blu. La dimensione dei settori è stata definita considerando la geometria del dente, che essendo un profilo a evolvente si restringe verso l’estremità: per questo motivo i settori a maggiore distanza dall’asse di rota- zione hanno una dimensione angolare minore. Le dimensioni geometriche non possono essere divulgate per motivi di riservatezza. In figura 3 è riportato il risultato di una simulazione CFD i- nerente alla texturizzazione di figura 2, in particolare è mostrata la pressione assoluta a una definita posizione an- golare e con un’altezza del gap pari a 10 μm. La direzione di rotazione del piano in movimento è in senso orario. Nella configurazione di texturizzazione parziale in ciascun settore viene gene- rata una rampa di pressione crescente per ottenere una sovrappressione com- plessiva. La griglia di canali permette di rendere ogni settore indipendente dagli altri ripristinando le condizioni al contorno: in questo modo tutti i settori forniscono un contributo che consente all’intera superficie di generare una ca- pacità portante positiva, calcolata come integrale della pressione. La figura 4 mostra invece la forza generata dalla superficie in diverse posizioni assunte dal dente durante la rotazione. Per mo- tivi di riservatezza la capacità portante è stata normalizzata rispetto al valore massimo. La capacità portante varia a seconda della posizione angolare del dente, ma per tutte le posizioni angolari si intensifica man mano che il meato diminuisce. Ciò significa che l’accop- piamento è in grado di reagire a una diminuzione del gap aumentando la forza generata sulla superficie stessa. Il modello numerico permette anche di calcolare l’eventuale instaurarsi di fenomeni di cavitazione gassosa e vapo- rosa, che sono molto importanti in tale Figura 4. Capacità portante per diversi valori di altezza del meato. Pos 1 Forza / Forza max Gap 3 µ m Gap 5 µ m Gap 10 µ m 0 0.4 0.2 0.6 0.8 1 Pos 3 Pos 5 Pos 2 Pos 4 Pos 6