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Un nuovo approccio sperimentale per Varvel SpA

Grassi e lubrificanti al centro di nuovi studi e procedure innovative, per la verifica delle prestazioni e un controllo qualitativo ancora più accurato

Le schede tecniche dei produttori non sono più l’unico termine ufficiale di confronto fra grassi e lubrificanti per Varvel S.p.A. Il settore Ricerca e Sviluppo dell’azienda, grazie a una termocamera ad infrarossi e sistemi integrati hardware-software per il controllo vibrazionale di ingranaggi e riduttori di recente acquisizione, ha infatti messo a punto una procedura sperimentale per la verifica prestazionale di grassi per le tenute e lubrificanti per ingranaggi, in termini di rendimento e proprietà termiche.
Il controllo delle temperature raggiunte dai riduttori in applicazione è un importante requisito per utilizzatori e produttori di sistemi di trasmissione, e fra i vari fattori che le influenzano vi è di certo la corretta scelta del grasso per la lubrificazione del contatto albero anello di tenuta per l’ottimizzazione dell’attrito in fase di strisciamento.
Condurre test di laboratorio al tribometro per la valutazione dei coefficienti di attrito richiede tempi lunghi, e non sempre sono significativi del reale comportamento di una geometria di contatto così difficile da simulare su provini, come quelle paraolio albero.
In questo senso il monitoraggio tramite termocamera ad infrarossi, permette di sfruttare la diretta proporzionalità fra attrito e temperatura per un rapido ed efficace confronto, da svolgersi in tempo reale in azienda direttamente sul prodotto stesso.
Posizionando la termocamera in corrispondenza del calettamento con l’albero motore, sul banco di prova riduttori appositamente progettato dal settore Ricerca e Sviluppo di Varvel SpA, si acquisiscono mappe termiche della zona di contatto, che mettono in luce localizzati e repentini aumenti di temperatura nella zona di contatto, strettamente dipendenti dalla tipologia di grasso impiegato e dalla velocità di rotazione dell’albero motore.
Il primo importante risultato di una procedura sistematica di confronto, effettuata sull’anello di tenuta dell’albero veloce riduttore coassiale della serie RD, ha messo in luce come l’impiego di grassi teflonati, rispetto ad altri a base minerale standard, porti ad temperature di contatto inferiori di almeno 20°C nella zona di tenuta, per velocità di rotazione che vanno da 500 ai 2000 rpm.
Oltre ad una chiara indicazione sulla scelta del grasso da impiegare per il contenimento delle temperature di esercizio per queste serie di riduttori, Varvel SpA ora dispone di una procedura di efficace validazione interna per i grassi da utilizzare, i cui risultati sperimentali in termini di valori di temperatura potrebbero essere efficacemente integrati nel software di calcolo “KISSsoft”, per rendere ancora più efficace e preciso il calcolo della potenza termica dei riduttori.
Ulteriori passi avanti del settore Ricerca e Sviluppo riguardano gli oli lubrificanti per ingranaggi, per i quali si stanno ottenendo promettenti risultati grazie alla messa a punto di una procedura ad hoc di verifica delle prestazioni in termini di rendimento e resistenza all’usura, senza l’impiego di un banco freno tradizionale.
Al fine di poter effettuare prove comparative di rendimento fra tipologie di lubrificanti sui riduttori Varvel SpA, senza pesare sulla programmazione di altri banchi prova e senza dover progettare staffaggi o attrezzature di prova dedicati, possono essere utilizzati degli accelerometri per analisi vibrazionale, montabili direttamente sul riduttore, che necessita solo di essere motorizzato.
Il segnale vibrazionale acquisito, viene poi analizzato con algoritmi mirati alla determinazione dell’energia dissipata per attrito dall’ingranamento dei denti degli ingranaggi, strettamente legata al rendimento e determinata dall’azione lubrificante dell’olio impiegato.

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Vista l’elevata componente di strisciamento nell’ingranamento delle coppie vite senza-fine corona, il metodo ha dato buoni risultati su questa tipologia di riduttori, per i quali è emersa chiaramente la differenza in termini di energia dissipata fra l’impiego di un olio sintetico rispetto ad uno a base minerale.
Questi primi risultati hanno posto buone basi per campagne di indagini sperimentale, su innovative e avanzate tipologie di additivi per olio sintetici, messi a punto da esperti nel settore delle nano particelle, da impiegare in applicazioni che richiedono rendimenti ottimizzati.
Grazie a questa tecnica di analisi alternativa la Ricerca e Sviluppo è stata in grado in poco tempo di effettuare numerosi test su riduttori a vite senza fine con olii sintetici nano-additivati in diverse concentrazioni, ottenendo un primo efficace confronto sull’efficacia dell’additivo nella riduzione dell’energia dissipata per attrito e quindi proporzionalmente sul rendimento.
L’efficacia del nano-additivo è stata testata anche in termini di miglioramento della resistenza ad usura degli ingranaggi vite senza fine corona.
Determinare l’usura dei denti di ingranaggi tramite test a banco richiede tempi di impiego molto lunghi, diventa quindi complesso effettuare test comparativi fra diverse tipologie di lubrificante in termini di risposta a questa proprietà.
Grazie alla sua collaborazione con centri universitari ed esperiti di tribologia, Varvel Spa ha utilizzato un approccio di laboratorio simulando la geometria di contatto fra i denti della vite e della corona in bronzo tramite un tribometro Block on ring.   Grazie ad un profilometro avanzato al temine dei test è possibile raccogliere dettagliate mappe delle tracce di usura lasciate sui campioni, permettendo così un efficace confronto quantitativo dell’usura dei materiali.
I test hanno messo in luce un netto calo dell’usura sul bronzo grazie all’impiego dell’olio con la giusta concentrazione di nano-additivo, aprendo così in tempi brevi e con risultati concreti le porte a nuove applicazioni con durate più lunghe e rendimenti migliorati.
Il costante miglioramento della qualità – sostengono il Presidente Francesco Berselli e il Direttore Generale Mauro Cominoli – è una delle diverse azioni strategiche intraprese da Varvel S.p.A., cui si sommano una logistica e una supply chain sempre più performanti, oltre all’altissimo livello di servizio nel pre e post vendita, spaziando dalla progettazione alle personalizzazioni. Una risposta concreta alle esigenze dei diversi mercati ed una garanzia estrema a livello internazionale”.

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