Analisi NVH delle trasmissioni meccaniche (2a parte)

Una guida ingegneristica per lo sviluppo di modelli numerici di simulazione NVH per trasmissioni meccaniche.

In questa seconda parte dell’articolo verranno presentati nel dettaglio:

• un caso di studio, con la descrizione del banco di prova del riduttore utilizzato per validare i metodi di modellazione;
• la modellazione del sistema, illustrando le strategie di modellazione dei modelli di simulazione strutturale e acustica.

Queste strategie per la costruzione di un modello di simulazione NVH saranno infine convalidate, confrontando i risultati, basati su questi approcci, con le misurazioni sperimentali del banco di prova fisico. Il caso di studio riguarda è un riduttore a due stadi.

Banco di prova

Per applicare e validare la formulazione presentata in questo articolo, è stato allestito un banco di prova in una camera anecoica all’avanguardia. Nella camera anecoica, è possibile ottenere condizioni di campo libero nella gamma di frequenze oggetto dell’indagine e vengono evitati i disturbi acustici esterni.

Il banco di prova è composto da diversi componenti:

• Sistema di azionamento: Il sistema di azionamento comprende un motore elettrico passo-passo con 100 passi per giro, per ottenere una velocità costante o una curva di accelerazione. Il motore e il riduttore sono accoppiati con un albero in alluminio e due giunti autoallineanti. Questi compensano il disallineamento assiale del motore e dell’albero di trasmissione. Il motore accelera il riduttore a una velocità di 0,25 giri/s² per 4 secondi, fino a raggiungere una velocità finale di 1 giri/s sull’albero 1, che corrisponde a una velocità dell’albero di uscita di 1500 giri/min.

• Componenti di disaccoppiamento: Il riduttore è montato su una piastra spessa la cui prima frequenza naturale è maggiore della frequenza più alta del riduttore da testare. Sotto la piastra d’acciaio è posizionata una schiuma. Gli accoppiamenti autoallineanti dell’albero di eccitazione e la schiuma disaccoppiano l’oggetto di prova dall’ambiente.

• Apparecchiatura di misurazione: L’impianto di prova è dotato di vari sensori e sistemi di acquisizione, tra cui quattro acceleratori monoassiali miniaturizzati e un sensore di velocità di rotazione per le indagini dinamiche. Durante le misurazioni, la pressione sonora vicino alla superficie e nel campo lontano viene registrata con tre microfoni a campo libero prepolarizzati. Inoltre, i punti di misurazione degli accelerometri sono scelti in modo da poter rilevare il maggior numero possibile di modalità nella gamma di frequenza di interesse. Per raggiungere questo obiettivo, queste posizioni sono state selezionate con simulazioni precedenti, assicurando che tutti i modi rilevanti siano rilevati in modo ottimale nei quattro punti del sensore.

Le misurazioni sperimentali delle vibrazioni e dell’acustica sono condotte in parallelo durante il run-up, il che ha senso se si considera che il rumore trasmesso dalla struttura rappresenta le condizioni limite per la radiazione aerea.