Ottimizzazione di un ingranaggio a cremagliera per applicazioni offshore

Le lifeboat sono essenziali per l’industria del petrolio. Il sottosistema di movimentazione è composto da cremagliera, pignone, riduttore e freno. Per poter inserire tutti questi componenti nella lifeboat, dati i vincoli in termini di ingombri, è fondamentale una progettazione ad hoc. Per natura, la progettazione degli ingranaggi permette di agire in contemporanea su molti parametri. Se alcuni aiutano a ottenere performance migliorate, la modifica di altri ha necessariamente un impatto negativo sul sistema. Per questo si rende necessario un accurato studio per la definizione di una coppia pignone – cremagliera specificatamente pensata per la lifeboat. Questo articolo vuole essere una sorta di linea guida e punto di partenza per la progettazione di un ingranaggio pignone-cremagliera per applicazioni offshore.

Linee guida per la progettazione

Le liftboat sono largamente utilizzate in ambito offshore e le loro specifiche sono ampiamente note. Sia le condizioni operative tipiche sia i materiali per cremagliera e pignone sono disponibili in letteratura [1]. Questo articolo si focalizza sulla possibile ottimizzazione del sistema, in modo da garantire una riduzione delle pressioni di contatto e, quindi, un allungamento della vita dei componenti. Nello specifico si è cercato di enfatizzare l’aspetto della flessione a piede dente. Tutte le varianti testate hanno sempre garantito che non avvenisse mai rottura al piede dente. Nell’ottimizzazione si è cercato di:
• estendere la vita;
• ridurre gli sforzi di contatto e a piede dente;
• ridurre i costi;
• aumentare la densità di potenza;
• ridurre il peso.

Per cominciare la progettazione è necessario conoscere i carichi sul pignone. L’ingegnere navale può fornire il peso dello scafo da cui partire per un primo design del pignone. Nel seguito di questo articolo si discuterà di come lo spostamento di profilo, il diametro primitivo, l’angolo di pressione e il numero di denti influenzino le pressioni di contatto. Tutti i parametri sono stati definiti e calcolati in accordo agli standard [2, 3].