• prove sperimentali
• usura
• micropitting
• lubrificazione EHD

La presente tesi nasce nell’ambito del lavoro di ricerca effettuato presso il laboratorio del Centro Ricerche sulle Trasmissioni Meccaniche a Tecnologia Avanzata (CRTM) del Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Nucleare e della Produzione dell’Università di Pisa in collaborazione con la AVIO Aerospaziale S.p.A.
Il lavoro è stato suddiviso in due parti: una prima parte, teorica, riguardante l’analisi del danneggiamento superficiale della dentatura di ingranaggi, in particolare il micropitting, caratterizzando i vari tipi di cedimento e le possibili cause.
La seconda parte, invece, riguarda l’attività sperimentale svolta al CRTM, dove è stata condotta una campagna di prove, tuttora in svolgimento, per la caratterizzazione della resistenza di ingranaggi utilizzati in applicazioni motoristiche in campo aeronautico. In particolare, l’intera campagna di prove prevede: prove di rottura a fatica dei denti (bending), prove di fatica superficiale (pitting) ed infine prove di usura adesiva o grippaggio (scuffing).
Il secondo capitolo introduce le cause di cedimento degli ingranaggi, proponendo la classificazione dei modi di danneggiamento prevista dalla normativa ANSI/AGMA 1010–E95, e dei cenni sulla nomenclatura delle ruote dentate; in tal modo è possibile comprendere la specificità del micropitting rispetto agli altri casi di danneggiamento per contatto superficiale.
Il terzo capitolo consente di capire l’influenza della rugosità superficiale e del regime di lubrificazione sul problema del contatto lineare. Il contatto tra due cilindri rugosi ad assi paralleli rappresenta, infatti, il modello classico di riferimento per i problemi tribologici relativi ai profili ad arco ad evolvente di cerchio di due denti in presa, in un sistema di ruote dentate ad assi paralleli e a denti diritti. Il regime di lubrificazione svolge un ruolo fondamentale, poiché la dimensione caratteristica del meato di lubrificante, che separa le superfici dei denti degli ingranaggi analizzati, risulta dell’ordine dei micrometri. Un breve riferimento all’influenza che trattamenti termici e meccanici superficiali degli ingranaggi consente di introdurre alcuni fattori, legati all’innesco e l’evoluzione delle cricche di rottura, quali tensione residua e durezza superficiali.
Nel quarto capitolo sono proposti dei modelli analitici di previsione del problema del contatto lubrificato e non lubrificato e l'approccio analitico proposto da Antoine e Besson dell'azianda Eurocopter per la previsione del micropitting. Il quinto ed il sesto capitolo riportano l'attività sperimentale caratterizzata dalle prove su un banco ingrannaggi a ricircolo di potenza e dai metodi non distruttivi per la verifica del danneggiamento superficiale, in particolare l'acquisizione di immagini e rilevamenti rugosimetrici.
Il capitolo sette propone i risultati dell'analisi del contatto e del regime di lubrificazione di un caso specifico, secondo la normativa AGMA 2101-C95, ed utilizzando il metodo di previsione proposto dalla Eurocopter.