EuroWire July 2016

Articolo tecnico

Analisi progettuale di una trefolatrice planetaria di grandi dimensioni mediante

strumenti CAE A cura di Giorgio Pirovano, MFL Group, e Fabiano Maggio, EnginSoft SpA

Introduzione La progettazione di una trefolatrice planetaria dotata di dispositivo di detorsione non è semplice, a causa della rotazione “planetaria” delle parti che introduce effetti dinamici difficili da valutare, in particolare se la prestazione è estrema a causa della grande massa della bobina, delle configurazioni di carico e della velocità di rotazione. Al fine di evitare eventuali rischi e ottenere i dati di progettazione più precisi possibile, MFL ha coinvolto EnginSoft come partner affidabile in questo progetto per la sua competenza in materia di simulazione. la valutazione dinamica complessiva della trefolatrice planetaria è stata affidata a EnginSoft. Al fine di ottenere risultati affidabili e precisi, è necessario utilizzare un software multibody potente e versatile: il RecurDyn®. D’altro canto, MFL deve completare la progettazione di tutte le parti per soddisfare il requisito strutturale in termini di resistenza e durata. Per questo specifico progetto, Metodi e definizione dei problemi Questa colossale trefolatrice planetaria sarà utilizzata per produrre cavi con diversi diametri e combinazioni di trefoli, in modo che le bobine caricate sulla macchina possano avere dimensioni e posizioni diverse sul rotore principale. Inoltre, le bobine sono naturalmente sbilanciate a causa di errori di avvolgimento, il che comporta degli scenari diversi per quanto riguarda il carico da analizzare.

introdurre la flessibilità nel modello (che comporterebbe un aumento significativo dello sforzo computazionale). Partendo dalla geometria CAD 3D della macchina di MFL, il modello dinamico viene definito nell’ambiente RecurDyn®. Il risultato è un modello accurato con più di 100 corpi. La maggior parte delle proprietà inerziali è derivata automaticamente dal CAD, ma numerosi corpi sono parametrizzati all’interno del software multibody. Ovviamente, il collegamento fra i diversi corpi simula perfettamente il reale collega- mento cinematico (ingranaggi, alberi, ecc.) in modo da ottenere un modello che è il più vicino possibile alla macchina reale in termini di gradi di libertà. Gli ingranaggi sono componenti speciali della libreria RecurDyn® e sono progettati ▼ ▼ Figura 2 : Gabbia singola della trefolatrice planetaria

▲ ▲ Figura 1 : Rotazioni su una trefolatrice planetaria

L’obiettivo consiste nell’identificazione del caso peggiore in termini di potenza necessaria per i motori e di sollecitazione sui componenti. Gli ingegneri di EnginSoft sono incaricati di identificare le peggiori condizioni possibili attraverso la simulazione dinamica. L’approccio ha inizio con una singola gabbia; un’analisi definisce la configurazione peggiore. Dopo di che, insieme a MFL, vengono definiti gli scenari di carico finito. Il passo successivo è la simulazione dinamica dei diversi scenari di carico applicando la peggiore condizione di gabbia definita in precedenza. Alla fine, è possibile ottenere le peggiori condizioni di funzionamento dell’intera macchina. In altre parole, questa attività consiste nell’applicazione scientifica e precisa della progettazione sperimentale (DOE). Modello di dinamica dei corpi rigidi Viene eseguita un’analisi della dinamica dei corpi rigidi; i carichi interni e la potenza/coppia dei motori dipendono principalmente dall’accelerazione e dalle inerzie delle parti in movimento, pertanto non c’è la necessità di

Gabbia singola

Gabbia singola

Gabbia singola

▼ ▼ Figura 3 : Metodo e approccio DOE

Dimensione della bobina

Combinazione di bobine

Sbilanciamento della bobina

DOE

Potenza del motore

Carico sulle parti

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Luglio 2016