Indagine numerica di pattini pneumostatici rettangolari con ragnatura. = Numerical investigation of rectangular pneumostatic pads with grooving.

Fin dall’antichità l’attrito è stato oggetto di studio da parte degli scienziati in quanto rappresenta la causa principale della dissipazione d’energia. In questo contesto la lubrificazione rappresenta l’elemento chiave per controllare l’usura e ridurre l’attrito. La tribologia, ovvero la scienza dell’attrito, nel corso degli anni ha fornito e sviluppato teorie sui lubrificanti e sulle loro proprietà. Tuttavia solo a partire dal ventesimo secolo l’impiego di aria come lubrificante divenne oggetto di studio. I pattini pneumostatici sono cuscinetti caratterizzati dall’utilizzo di un gas come lubrificante. Tale caratteristica comporta numerosi vantaggi tra cui un basso coefficiente d’attrito, un’elevata durata di vita ed un ambiente di lavoro pulito rispetto ai tradizionali cuscinetti volventi. Sono tipicamente utilizzati in macchine di misura a controllo numerico oppure in applicazioni dove sono richieste alte velocità di funzionamento. Tuttavia, a causa della bassa viscosità, richiedono un notevole consumo di aria. Inoltre tale tecnologia possiede un basso valore di rigidezza e smorzamento. A tal proposito nel corso degli anni sono state indagate diverse soluzioni costruttive al fine migliorare le prestazioni come ad esempio un’opportuna geometria dei fori, la presenza di una ragnatura sulla base oppure superfici porose. Un upgrade importante tuttavia si ottiene con i cosiddetti metodi di compensazione, che possono essere attivi o passivi. I primi prevedono l’impiego di sensori, controlli oppure attuatori a differenza dei secondi che si limitano a utilizzare geometrie deformabili oppure valvole pneumatiche e quindi non necessitano di una fonte d’energia esterna. Nel seguente lavoro è stato sviluppato un modello a parametri concentrati in grado di simulare il comportamento reale del meccanismo. La criticità fondamentale nell’impiego di tale metodo però risiede nell’utilizzo di formulazioni in grado di stimare il profilo di pressione all’interno del meato. Risulta necessario quindi affiancare al modello a parametri concentrati dei risultati ottenuti dai test sperimentali. Particolare attenzione è stata posta sul legame che sussiste tra la pressione P2 in fuoriuscita dal foro e la pressione media P0 che giace nel volume sottostante al pattino, in quanto tale legame impatta direttamente sulla bontà finale del risultato. Verrà inoltre descritto il banco di prova con il quale sono stati condotti i test sperimentali che, come già accennato, risultano essere fondamentali per completare il modello numerico. Per concludere viene presentato un modello agli elementi finiti implementato sul software commerciale COMSOL al fine di confrontare i risultati.