L’aspetto legato alle problematiche vibro-acustiche sta assumendo, in particolar modo negli ultimi anni, un ruolo dominante all’interno dell’iter di progettazione di prodotti industriali e macchinari. In particolare, a seguito di normative che limitano l’emissione di vibrazione e rumore, diventa sempre più importante l’ottimizzazione vibro-acustica dei prodotti. Da non sottovalutare inoltre che alti livelli di vibrazione possono essere la causa di guasti, malfunzionamenti e rotture anticipate. In questo scenario, il Laboratorio MechLav offre un servizio di ottimizzazione vibro-acustica dei prodotti industriali e macchinari mediante l’impiego di sofisticate tecniche di simulazione e sperimentazione e la competenza di un team specializzato. Il servizio non si limita a condurre simulazioni o analisi sperimentali, ma fornisce l’affiancamento al personale aziendale ed il trasferimento del know-how necessario ad ulteriori sviluppi del prodotto con un approccio analitico.

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Laboratorio
Referenti
Giorgio Dalpiaz
Area di specializzazione
Meccatronica e Materiali
Keyword
Ottimizzazione vibro-acustica
analisi dinamica
soluzioni progettuali migliorative
Geometria CAD del meccanismo di distribuzione di un motociclo [in prima pagina]
Descrizione prodotto

L’ottimizzazione vibro-acustica di un macchinario o un prodotto industriale prevede 3 fasi. (i) Sperimentazione. In questa prima fase viene in genere condotta una indagine sperimentale per individuare le eventuali sorgenti di rumore e vibrazione e per caratterizzare dal punto di vista vibro-acustico il prodotto o il macchinario. (ii) Simulazione. Mediante opportune tecniche di simulazione è possibile riprodurre il comportamento vibro-acustico reale del sistema meccanico studiato. La tecnica di simulazione utilizzata varia in funzione dell’applicazione e degli obiettivi specifici della ricerca. I modelli devono essere validati mediante confronto con i dati sperimentali raccolti. (iii)Ottimizzazione. Il modello validato viene utilizzato per valutare l’effetto di modifiche progettuali migliorative atte a risolvere le problematiche vibro-acustiche. E’ evidente come l’utilizzo di un modello risulti meno dispendioso in termini di tempo e costi rispetto alla realizzazione fisica di prototipi

Aspetti innovativi

L’utilizzo di un modello consente la stima del comportamento vibro-acustico senza la necessità di realizzare un prototipo; inoltre può consente la stima affidabile di vibrazione e rumore in punti non accessibili sperimentalmente . La simulazione permette inoltre di stimare gli aspetti vibro-acustici in qualsiasi condizione operativa in termini di velocità di funzionamento, temperatura, ecc, per i quali il collaudo diventa problematico (costo dell’impianto di prova, problematiche di sicurezza, ecc…)

Applicazioni

L’ottimizzazione vibro-acustica è stata applicata da MechLav in una vasta gamma di settori: pompe ad ingranaggi e a palette, robot industriali, macchine automatiche impacchettatrici e per l’industria farmaceutica, macchinari sportivi, attrezzi sportivi, motori a combustione interna, automobili, cabine trattori, turbine eoliche, cabine elicotteri, motori motociclette, riduttori ad ingranaggi, cuscinetti, ruote dentate, presse piegatrici, macchinari per la produzione di pasta alimentare, sistemi di sospensione per impieghi sismici, attrezzatura da giardinaggio

Simulazione ad elementi finiti del meccanismo di distribuzione di un motociclo [in ‘Prodotto]
Esempio di applicazione

OTTIMIZZAZIONE VIBRO-ACUSTICA DI POMPE AD INGRANAGGI PER APPLICAZIONI AUTOMOTIVE

Descrizione applicazione e risultati

Nel settore Automotive le problematiche legate agli aspetti vibro-acustici sono da considerarsi primari, poiché alterano l’effettivo livello di confort dei passeggeri nell’abitacolo della vettura durante la marcia. TRW Automotive Italia S.r.l ha contattato MechLav con l’obiettivo di ridurre l’emissione vibro-acustica delle loro pompe ad ingranaggi impiegate nei sistemi di servosterzo per veicoli. L’ottimizzazione vibro-acustica della pompa ad ingranaggi è consistita in: misura sperimentale al banco prova di rumore e vibrazione in varie condizione operative; sviluppo di tre modelli numerici in cascata per la stima del comportamento vibro-acustico (modello a parametri concentrati delle parti in movimento, modello ad elementi finiti del guscio esterno, modello ai contorni finiti per la valutazione dell’emissione acustica); validazione dei modelli; utilizzo dei modelli per valutare l’effetto di modifiche progettuali migliorative (variazione del numero di denti delle ruote dentare, variazione delle dimensioni dei giochi fra i componenti, variazione del tipo di olio lubrificante, ecc). Il lavoro ha portato alla realizzazione di molteplici soluzioni progettuali migliorative dal punto di vista vibro-acustico. L’Azienda ha potuto interpretare i risultati con l’assistenza del gruppo di ricerca e valutare così la più efficace tra le soluzioni proposte.

Partner coinvolti

TRW Automotive Italia S.r.l., Division Automotive Pumps (Via M. Buonarroti, 2, 44020 Ostellato Ferrara, Italia)

Tempi di realizzazione
8 mesi uomo
Livello di maturità tecnologica
TRL 9 - sistema reale testato in ambiente operativo
Valorizzazione applicazione

MechLav è interessata a sviluppare con altre Imprese progetti di questa tipologia - finalizzati all’ottimizzazione vibro-acustica - con l’impiego di metodologie e strumenti innovativi di analisi e con il trasferimento del know-how al personale aziendale.

Simulazione dinamica di una pompa
Data pubblicazione