Modellazione

Girante

Si è deciso di procedere modellando la girante in Solid Edge realizzando la parametrizzazione esterna di tutte le variabili definite in fase di progetto (vedi corso macchine) creando quindi un collegamento con una cartella di lavoro Excel che permetta la scelta e il calcolo di questi parametri in funzione delle diverse configurazioni a disposizione.
Al fine di rendere possibile questa operazione abbiamo deciso di approssimare le spirali logaritmiche, che caratterizzano il profilo reale della girante e delle pale, con degli archi di circonferenza attribuendogli degli opportuni vincoli geometrici.

 

Figura 3: Modello CAD 3D della girante senza coperchio

 

Successivamente abbiamo realizzato in Autodesk Inventor il modello CAD dell’assieme pompa  creando le restanti parti quali:

Albero

E’ stato realizzato in modalità bottom-up con le seguenti indicazioni di progetto per determinarne la lunghezza:

Figura 4: Indicazioni di progetto per determinare la lunghezza dell'albero

Il diametro dell’albero è stato opportunamente dimensionato secondo il criterio di Guest-Tresca (vedi corso di macchine). L’albero dovrà essere dotato ad un’estremità di un opportuno spallamento con alloggiamento per chiavetta su cui andrà calettato l’organo che produce potenza meccanica.

Linguetta

Realizzata in modalità top-down seguendo le opportune norme UNI 6604 (ad eccezione della lunghezza che è stata ridotta poiché lo sviluppo assiale della girante è modesto) utilizzata per calettare l’albero con il mozzo, rappresentato dalla girante, al fine di rendere possibile la trasmissione del momento torcente tra i due componenti.

Cuscinetti

Decidiamo di utilizzare cuscinetti radiali rigidi ad una corona di sfere che permettono di sopportare carichi prevalentemente radiali o combinazioni di carichi radiali e assiali.
Per quanto riguarda la modellazione dei cuscinetti utilizzati nell’assieme ci siamo serviti del catalogo online fornito dall’SKF. Scegliendo il componente tabulato si nota che per il valore di diametro richiesto (d=85 mm) la velocità di rotazione dell’albero (n=8400 giri/min) risulta in ogni caso superiore alla velocità limite ed in particolare: 

Tabella 4: Norma cuscinetti

 

Dalle indicazioni del costruttore si deduce che è tuttavia possibile far funzionare i cuscinetti a velocità superiori di quelle riportate nelle tabelle, ma occorre prendere in considerazione una maggiore precisione di rotazione, una particolare esecuzione della gabbia, nonché la lubrificazione e lo smaltimento del calore. Decidiamo quindi di utilizzare il cuscinetto 61817 che presenta, a parità di diametro interno, la velocità limite maggiore.
L’elevata spinta assiale presente sull’albero, prodotta dall’interazione fluido-giranti, richiede la presenza anche di un cuscinetto prevalentemente assiale posizionato ad un’estremità dell’albero. Anche per questo componente valgono le stesse considerazioni relative alla velocità limite viste in precedenza.

 

Altre considerazioni

L’assieme prevedrebbe anche la presenza di distanziali e opportuni spallamenti sull’albero che eviterebbero alle giranti e ai cuscinetti di scorrere lungo l’asse, per ragioni di chiarezza del disegno decidiamo di non rappresentarli.

Una volta realizzati gli assiemi si procede alla realizzazione degli esplosi che facilitano l’identificazione dei componenti e la comprensione del metodo di montaggio.

Successivamente abbiamo realizzato le messe in tavola delle singole parti e dei complessivi utilizzati nel progetto con relative distinte base (vedi tavole allegate).

Al fine di poter sfruttare le diverse potenzialità dei vari software, che utilizzano algoritmi di modellazione differenti (Kernel), si è resa necessaria la conversione in file neutro di formati diversi per ogni parte modellata.