Verifica e ottimizzazione della distribuzione ad ingranaggi dei motori industriali e marini VM serie D, R, MD e MR con i software KISSsoft e KISSsys

17 INTRODUZIONE Scopo di questa tesi è l’analisi degli elementi della distribuzione dei motori industriali e marini serie D, R, MD, MR della VM Motori di Cento (FE). Si tratta di propulsori diesel, dotati di iniezione diretta. Nei motori serie D e MD l’iniezione avviene grazie ad una pompa iniezione meccanica, mentre nei motori serie R e MR è presente il sistema di iniezione common rail, che permette di ottenere pressioni di iniezione molto elevate, con maggiori potenze specifiche ma consumi ed emissioni contenute grazie al controllo elettronico. Le serie D e R presentano cilindrate unitarie di 750 cm 3 mentre i motori marini serie MD e MR hanno cilindrate unitarie di 700 cm 3 . I motori sono modulari, esistono versioni sia a 4 e 6 cilindri. Questa soluzione permette di ottenere una maggiore standardizzazione dei componenti (vengono utilizzati bielle e pistoni in comune per tutti i motori della stessa serie). I basamenti hanno struttura simile, a parte il numero di cilindri. I sistemi di distribuzione di questi propulsori sono comandati tramite ingranaggi. Hanno una struttura comune; differiscono per gli ingranaggi di comando delle pompe iniezione, a causa delle diverse coppie assorbite (molto piø basse per le pompe common rail delle serie R e MR), e per gli ingranaggi di comando delle pompe olio, di cui ne esiste una versione particolare per i motori marini, quindi per serie MD e MR. Inoltre i motori industriali serie R e D sono disponibili anche in versioni che prevedono una presa di forza direttamente collegata alla distribuzione, per dare potenza ad altri dispositivi che richiedono i clienti per le diverse applicazioni, quali pompe idrauliche. Per dare potenza a questa presa di forza vi sono altri ingranaggi collegati alla distribuzione. La catena di ruote dentate è stata quindi analizzata interamente. Gli scopi di questo lavoro sono stati: • analisi di resistenza degli ingranaggi • analisi di supporti e alberi su cui sono fissati gli ingranaggi. L’analisi è stata condotta in: • condizioni di esercizio piø gravose previste per le attuali applicazioni • sollecitazioni incrementate in funzione delle richieste di potenze sempre maggiori da parte del mercato. Per soddisfare le esigenze future del mercato sono state studiate: • nuove configurazioni dei supporti per resistere alle maggiori sollecitazioni • ottimizzazioni degli ingranaggi per avere una riduzione delle emissioni acustiche. Per raggiungere questi obiettivi è stato necessario approfondire le conoscenze teoriche riguardanti gli ingranaggi, visto che ciò che viene affrontato nei corsi universitari, per motivi di tempo, non è sufficiente per trattare completamente l’argomento e gestire eventuali strumenti di calcolo, che toccano tutti gli aspetti del problema, quali geometria, resistenza, materiali, lubrificazione, rumore, vibrazioni, lavorazioni, ecc... Per quanto riguarda invece alberi e supporti non è stato necessario approfondire ulteriormente gli aspetti teorici, già affrontati sufficientemente. In seguito sono stati studiati gli strumenti da utilizzare come supporto durante questa analisi. L’ufficio tecnico VM possiede già un foglio di calcolo, sviluppato internamente, realizzato in ambiente Excel, che permette di ottenere tutti i dati geometrici piø importanti delle ruote, un’idea di massima delle sollecitazioni, le misure per il controllo delle ruote dentate e il disegno di un dente. In questo modo, tramite una funzione Macro è poi possibile trasferire il disegno del dente in CATIA, il software CAD 3D utilizzato in VM, e qui ricreare il disegno 3D della ruota completa, seppure in modo approssimato. La prima parte di questo lavoro è stata quindi la completa ricostruzione del foglio di calcolo, che ha permesso di avere una maggiore dimestichezza con la teoria degli ingranaggi; al tempo stesso sono state apportate migliorie, implementate nuove funzioni e corretti errori presenti, fino ad avere una nuova versione. Una volta pronta la versione definitiva sono stati inseriti i dati di tutti gli ingranaggi