Experimental analysis of the oil flows in a single-stage jet-lubricated spur gear transmission

This thesis presents an experimental investigation of the oil flows within a single-stage jet-lubricated gear reduction. The primary objective is to provide a dataset for the calibration and validation of Computational Fluid Dynamics (CFD) models, which will later be extended to more complex cases. The work is described through successive phases. Firstly, a critical review of the state of the art to define a feasible technique for the measurements of the oil flows is presented. Then, the design, the assembly and the commissioning of such experimental device is described. Finally, it is presented a systematic experimental campaign, which investigates the influence of several parameters (e.g., rotational speed, nozzle configuration, etc.). Such quantitative data from oil collection are combined with qualitative visualisations to characterize lubrication mechanisms under varying conditions. The resulting dataset clarifies the relative sensitivity of oil distribution to key parameters and offers a consistent benchmark for CFD validation as well it establish a practical framework describing the general behaviour of the oil in the proposed test rig.

Questa tesi presenta un’indagine sperimentale dei flussi d’olio all’interno di un riduttore monostadio a ingranaggi lubrificato a getto. L’obiettivo principale è fornire un set di dati per la calibrazione e la validazione di modelli di Fluidodinamica Computazionale (CFD), i quali verranno successivamente estesi a casi più complessi. Il lavoro è sviluppato attraverso fasi successive. In primo luogo, viene presentata una revisione critica dello stato dell’arte finalizzata a definire una tecnica attuabile per la misurazione dei flussi d’olio. Successivamente, sono illustrati la modellazione, l’assemblaggio e la messa a punto del dispositivo sperimentale. Infine viene presentata una campagna sperimentale sistematica che indaga l’influenza dei diversi parametri (ad esempio, velocità di rotazione, configurazione degli ugelli, ecc.). I dati quantitativi derivanti dalla raccolta dell’olio sono stati combinati con visualizzazioni qualitative per caratterizzare i meccanismi di lubrificazione al variare delle condizioni operative. Il dataset ottenuto chiarisce la sensibilità relativa della distribuzione dell’olio ai parametri principali e costituisce un riferimento affidabile per la validazione CFD, oltre a fornire un quadro pratico del comportamento generale dell’olio nel banco prova proposto.