Analisi di planet pin flessibili per riduttori epicicloidali ad elevato momento torcente, installati sugli impianti eolici: esperienze su dimensionamento, produzione e applicazione.
Nei riduttori principali di impianti eolici con potenza a partire da circa 1 MW vengono impiegate strutture con più percorsi di potenza. In questo modo si riesce a gestire in modo vantaggioso momenti torcenti pari a diversi Meganewton metri. Sugli impianti eolici meno recenti, aventi potenza nominale inferiore, venivano utilizzati riduttori ad assi paralleli con un unico percorso di potenza. Questi sono stati però ben presto sostituiti da riduttori epicicloidali con generalmente da tre a cinque satelliti per stadio. In questo studio vengono descritte più in dettaglio le esperienze relative ai riduttori epicicloidali che montano planet pin flessibili (flexpin) per ottimizzare la distribuzione del carico sui singoli satelliti, rappresentativi di percorsi di potenza multipli, e lungo la larghezza dente dei satelliti.
Riduttore principale di un impianto eolico con planet pin alloggiato monolateralmente
Lo sviluppo tecnologico a livello di materiali (acciai ad alta purezza per cuscinetti e ingranaggi) e dimensionamento dei riduttori (migliorata distribuzione del carico sugli ingranaggi grazie a strutture elastiche) e dei cuscinetti (maggiore tolleranza di spostamento per effetto dell’implementazione della bombatura dei rulli, integrazione della pista nel corpo ruota del satellite, impiego di cuscinetti idrodinamici) e nella costruzione di riduttori (maggior numero di satelliti, scelta ottimale del rapporto di trasmissione per ogni stadio, portasatelliti a parete singola, doppio sistema epicicloidale) consente una densità di momento torcente sempre più alta.
Lo stadio lento presenta cinque satelliti e consente comunque un buon rapporto di trasmissione fino a iLSS~4.1. L’esperienza indica che con tre, quattro e cinque satelliti si ha una buona distribuzione del carico e un rapporto di trasmissione sufficientemente alto. Ciò è confermato da studi provenienti da altri settori industriali. Per i propulsori a turboelica vengono ad esempio utilizzati riduttori di velocità, nell’ottica di perseguire lo stesso obiettivo degli impianti eolici: una densità di momento torcente che sia la più alta possibile a fronte di un’elevata affidabilità.
Le strutture con un elevato numero di satelliti comportano tre problemi di fondo:
1) distribuzione del carico tra i satelliti;
2) distribuzione del carico lungo la larghezza dente dei satelliti;
3) spazio per il portasatelliti. I primi due punti sono correlati al terzo problema poiché il portasatelliti, visto il limitato spazio a disposizione, non può essere realizzato in modo rigido e tende a cedere, il che comporta una maggiore inclinazione dei satelliti rispetto alla ruota solare e alla corona interna.
La soluzione qui presentata risolve tutti e tre i problemi allo stesso tempo, ricorrendo ad un portasatelliti a parete singola e con planet pin alloggiato monolateralmente. A tale scopo vengono utilizzati planet pin flessibili, i cosiddetti flexpin, che sono stati originariamente sviluppati e brevettati da Ray Hicks [16]. Questo tipo di struttura permette di utilizzare un numero maggiore di planet pin: questi vengono collocati come portasatelliti su una piastra e fungono rispettivamente da cuscinetto per un satellite che ruota attorno all’asse del riduttore. A differenza di un portasatelliti concepito in modo tradizionale, qui tra i satelliti non è necessario pressoché alcuno spazio per gli elementi di collegamento che per le flange ed i diametri esterni dei satelliti possono arrivare quasi a sfiorarsi. Una semplice regola indicativa è quella della prova con carta di credito: se tra i diametri dei cerchi di testa riesce a passare una carta di credito, significa che lo spazio a disposizione è sufficiente. La semplicità con cui è realizzato il portasatelliti a parete singola consente un maggior numero di satelliti nello stadio epicicloidale, che è così in grado di gestire un momento torcente più alto. A tal fine è necessario però che si affronti correttamente il disallineamento dei satelliti dovuta alla flessione del perno. La presente relazione è incentrata appunto sulla “corretta procedura” da adottare.
