Com’è ormai ben noto, la tendenza che si sta diffondendo sempre di più in questi ultimi anni, soprattutto tra i produttori di riduttori industriali, è quella di limitare il più possibile le dimensioni delle macchine aumentando però, anche considerevolmente, il valore di coppia e di potenza trasmessa.

L’obiettivo finale, quindi, è quello di rendere le macchine sempre più performanti, soddisfacendo le esigenze dei clienti ma mantenendo il più possibile contenuti i pesi, le dimensioni ed i costi!

Appare chiaro, quindi, che lo sforzo richiesto ai progettisti ed ai costruttori per riuscire in questo intento sia davvero notevole e renda necessari studi ingegneristici sempre più precisi ed accurati per ogni singolo componente (ruote dentate, alberi, cuscinetti ecc…), in modo da raggiungere la sicurezza che ciascuno di essi sia effettivamente in grado di resistere alle maggiori sollecitazioni cui saranno soggetti in funzionamento.

Preso atto di questo trend, la SKF, ormai già da anni, ha puntato ed investito sempre di più su Engineering Consultancy Services, il proprio servizio di “ingegneria avanzata”, con lo scopo di rendere disponibili ai propri clienti strumenti e risorse adeguate per assisterli e guidarli nella fase, sempre più critica e delicata, della progettazione e del dimensionamento delle macchine. Il focus maggiore ma non esclusivo è, ovviamente, dedicato alla parte dei cuscinetti.

Questa volta, il supporto ingegneristico è stato sviluppato in collaborazione con la Rossi S.p.A., su un riduttore epicicloidale di nuova generazione, studiato e sviluppato dalla società modenese ed ora pronto al lancio sul mercato.

Il progetto su cui Rossi e SKF hanno unito le forze riguarda un riduttore epicicloidale basato su un design ottimizzato per prestazioni notevolmente più spinte, maggiore affidabilità e manutenzione ridottissima.

Dopo una prima fase di sviluppo del prodotto, portata avanti direttamente dagli uffici tecnici della Rossi, verso la fine del 2009 sono stati realizzati i primi prototipi che sono poi stati successivamente montati sui banchi di collaudo e testati nei laboratori della stessa Rossi.

Utilizzando un software sviluppato internamente da SKF, Engineering Consultancy Services si è occupata di verificare che il design meccanico fosse adeguato alle condizioni di lavoro previste. Il software Beast, utilizzato per questo sviluppo, risponde all’esigenza di velocità e accuratezza di calcolo permettendo di svolgere anche complesse analisi dinamiche multi-body in presenza di contatti Hertziani lubrificati in tempi ragionevoli. Grazie alla potenza di calcolo, è quindi stato possibile rendere disponibili importanti conclusioni nei tempi dettati dalla pianificazione del progetto da parte di Rossi.

L’analisi è stata effettuata in modo da ricreare virtualmente un modo di funzionamento molto realistico, tale da poter essere direttamente confrontato con i riduttori in test sul banco prova. Il modello creato da ECS con il software di simulazione contiene un intero stadio planetario progettato da Rossi, considerando la sua flessibilità, tutti i dettagli delle superfici di contatto, delle condizioni di lubrificazione e di lavoro.

I risultati numerici delle analisi dinamiche sono stati confrontati con le tracce di lavoro visibili sui primi componenti testati al banco, in modo da valutare la corrispondenza tra le simulazioni e le evidenze sperimentali. Le orme di carico così come gli aspetti di lubrificazione hanno trovato ottimo riscontro sin dalla prima iterazione di calcolo, tant’è che in alcuni step successivi del progetto, sono state verificate alcune varianti di design prima utilizzando il software e poi al banco prova.

BEAST, infatti, calcola in modo dettagliato le forze di contatto tra tutti i componenti ed è in grado di verificare, ad esempio, se le forze trasmesse tra i corpi volventi e gli anelli rientrino nei limiti oppure se, per effetti dinamici, i rulli dovessero essere soggetti ad intraversarsi sulle piste. Allo stesso modo si possono verificare le condizioni di lubrificazione in ogni punto di contatto, controllando le aree non lubrificate, l’usura e lo strisciamento relativo.

Un vantaggio di aver utilizzato il software Beast durante le fasi di progettazione della macchina è dunque stato quello di poter comprendere in dettaglio il modo di funzionare dell’applicazione, così da poter identificare velocemente le aree dove la collaborazione con SKF avrebbe potuto dare i migliori risultati. Proprio sfruttando questi punti è stato possibile per Rossi ed SKF giungere ad un design che fosse innovativo, valido, affidabile ed industrializzabile nei tempi previsti.

L’approccio della simulazione virtuale ha permesso di valutare molte varianti di design tenendo sotto controllo e confrontando, al tempo stesso, un gran numero di parametri caratteristici dei cuscinetti e dell’applicazione. Alcuni di questi (intraversamento, strisciamento…) sono praticamente impossibili da valutare in altro modo, se non quando oramai è troppo tardi…

Tutta questa fase di validazione, svolta nel mondo virtuale, si è dimostrata particolarmente efficace nel ridurre i tempi ed i costi di sviluppo. Entrambi infatti, se fossero stati legati ad attività “al banco” sarebbero stati proibitivi.

Come risultato di questa attività, è stato possibile concentrare le attività di design sui modelli che rispondessero nel modo migliore alle condizioni di funzionamento previste, validando poi in modo completo solo la soluzione scelta.

Questa attività di sviluppo congiunto ha spinto entrambe le Società a mettere in campo le migliori conoscenze e gli strumenti più avanzati, creando un prodotto che ha già riscosso notevoli attenzioni per le caratteristiche di innovazione e funzionalità. Sicuramente una nuova carta vincente del “made in Italy” !