Analisi numerico sperimentale del rendimento nelle viti a ricircolo di sfere

The ball screw mechanism is a type of transmission capable of transforming the motion from rotary to translatory and vice versa. The system is characterized by metal balls which slide on the threads of the screw via a recirculating path. Thanks to the balls most of the sliding friction is converted into rolling friction providing higher efficiency than in more traditional systems. These instruments are widely used in various industrial fields, for example automatic and applied mechanics. The thesis is focused on the creation of a model in order to define the efficiency of a BSM. At first the discussion develops a simplified model of efficiency which is based on the sliding contact between the screw and nut with relative coefficient of friction. Subsequently, the model is enriched by inserting the balls between the screw and nut and introducing rolling friction. The numerical models have been developed in Matlab and in Adams for multibody approach . Finally, the developed models have been verified using a test bench.

Le viti a ricircolo di sfere sono un tipo di trasmissione capace di trasformare il moto da rotatorio a traslatorio e viceversa. Il sistema è caratterizzato da sfere metalliche che scorrono sui filetti della vite tramite un percorso di ricircolo. Grazie alle sfere gran parte dell’attrito dovuto allo strisciamento si converte in attrito volvente fornendo elevati rendimenti a confronto con i sistemi più classici. Tali strumenti trovano ampio impiego in diversi campi industriali quali l’automatica e la meccanica applicata. Il lavoro di tesi è focalizzato sulla realizzazione di un modello per definire il rendimento di una vite a ricircolo. Nella trattazione viene sviluppato dapprima un modello semplificato del rendimento basato sul contatto si strisciamento tra vite e madrevite con relativo coefficiente di attrito. Successivamente il modello viene arricchito inserendo le sfere tra vite e madrevite e quindi introducendo attrito volvente. I modelli sono stati sviluppati numericamente in ambiente Matlab e con approccio multibody in Adams. Infine attraverso un banco prova sono stati verificati sperimentalmente i modelli sviluppati.