Progettazione e benchmarking di un riduttore epicicloidale coassiale per driveline elettrica con due uscite per veicoli industriali

Il lavoro di tesi è dedicato alla progettazione di un riduttore epicicloidale accoppiato a un motore elettrico con doppia uscita coassiale, destinato ad essere integrato in una trasmissione elettrica per veicoli industriali. Questi veicoli vengono utilizzati in ambienti di lavoro complessi e in spazi ristretti pertanto richiedono sistemi di trasmissione ad alte prestazioni che combinano potenza, efficienza e compattezza che saranno i principali driver della progettazione. La sfida principale di questo progetto consiste nel realizzare una trasmissione che ottimizzi i parametri di prestazione come coppia, velocità ed efficienza energetica, mantenendo ingombri ridotti e una durata elevata. Il cuore del progetto è il riduttore epicicloidale, scelto per le sue caratteristiche intrinseche di elevato rapporto di riduzione con dimensioni compatte e alta capacità di carico. È stata studiata la possibilità di integrare il sistema di trasmissione in un contesto di veicoli elettrici per rispondere alle crescenti esigenze di sostenibilità e per aggiungere alla gamma di trasmissioni elettriche una soluzione innovativa, integrata e compatta. La configurazione scelta consente di ottimizzare l'efficienza della trasmissione, riducendo il numero di componenti e agevolando l'integrazione del modulo nel complesso strutturale delle machine. Il lavoro di progettazione si è articolato in diverse fasi. Inizialmente, è stato preso in esame uno studio di qualche anno fa che vedeva protagonista un modulo con principi costruttivi simili ma applicato in un contesto completamente diverso. Successivamente, dopo aver plasmato lo studio al panorama delle trasmissioni elettriche, si è individuato un segmento di mercato in cui la soluzione studiata potesse risultare competitiva. Sono state pertanto scelte due categorie di veicoli industriali. Una volta definite le applicazioni, sono stati estrapolati i requisiti prestazionali e le condizioni operative tipiche dei veicoli industriali in questione, per definire i parametri di potenza, coppia, velocità e durata del sistema di trasmissione. Sono state inoltre considerate le specifiche termiche e dinamiche, con particolare attenzione alla gestione del calore generato dal motore e dal riduttore in condizioni di carico elevato e funzionamento prolungato. È stata effettuata una selezione accurata dei materiali e delle geometrie dei componenti, in modo da ottenere un compromesso ottimale tra resistenza meccanica, smaltimento del calore, peso e costi di produzione. Uno degli aspetti innovativi di questo lavoro è l'adozione di una configurazione a doppia uscita coassiale, che permette di semplificare l’architettura del sistema di trasmissione e ridurre il numero di componenti in movimento. Questo approccio offre vantaggi significativi in termini di efficienza, affidabilità e manutenzione. L’obiettivo primario della progettazione è stato quello di soddisfare le due applicazioni individuate ricercando un elevato grado di modularità, nell’ottica di mantenere le distinte base il più possibile sovrapponibili. La progettazione è stata supportata da simulazioni numeriche e analisi agli elementi finiti sia per analizzare il comportamento dinamico del sistema sia per ottimizzare le geometrie e i parametri di funzionamento del riduttore. Infine, è stata effettuata una valutazione complessiva delle prestazioni del sistema di trasmissione, considerando fattori come la compatibilità con motori elettrici commerciali e la possibilità di realizzare il sistema con tecnologie produttive interne. Il risultato finale è un progetto di trasmissione altamente innovativo, che contribuisce a migliorare le prestazioni e l’efficienza energetica dei veicoli industriali elettrici, rispondendo alle sfide tecnologiche e operative del settore.