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Archivio digitale delle tesi discusse presso l’Università di Pisa

Tesi etd-05192022-105337


Tipo di tesi
Tesi di laurea magistrale
Autore
GHIARA, ANTONIO
URN
etd-05192022-105337
Titolo
Sviluppo di una metodologia di previsione del danneggiamento di scuffing su ruote dentate in test su banco a ricircolo di potenza
Dipartimento
INGEGNERIA CIVILE E INDUSTRIALE
Corso di studi
INGEGNERIA MECCANICA
Relatori
relatore Prof. Beghini, Marco
relatore Prof. Ciulli, Enrico
tutor Ing. Manconi, Salvatore
tutor Ing. Piazza, Andrea
Parole chiave
  • aeonautica
  • aerospace
  • gearboxes
  • ruote dentate
  • scuffing
  • trasmissioni
Data inizio appello
08/06/2022
Consultabilità
Non consultabile
Data di rilascio
08/06/2092
Riassunto
Lo scuffing, data la sua rilevanza nell'affidabilità della trasmissione di potenza fra componenti tribologici, è stato ampiamente studiato per diversi decenni, ma è attualmente uno dei meno compresi meccanismi di failure delle ruote dentate, a riflesso della complessità del fenomeno.
L'attività di testing rappresenta dunque una risorsa imprescindibile nella ricerca e sviluppo di nuovi materiali e trattamenti superficiali, volti alla riduzione delle emissioni e al minor impatto ambientale, per l'impiego di ruote dentate in trasmissioni aeronautiche, al fine di poter prevedere statisticamente l'insorgere del danneggiamento.
Il presente documento si propone l'obiettivo di individuare un modello che leghi l'occorrenza dello scuffing a partire da determinate condizioni di funzionamento. Il campione empirico è costituito da test di scuffing effettuati su banco Renk, presso AM Testing, per conto di Avio Aero, dal dicembre 2016 al febbraio 2022. Le prove oggetto dello studio, effettuate in varie condizioni operative, sono complessivamente 628, di cui 244 eseguite dall'autore.
Dopo una prima descrizione del fenomeno e dei fattori di influenza, dove vengono proposti i più recenti modelli di previsione del danneggiamento, è descritta l'architettura di prova e la metodologia dei test.
L'analisi si sviluppa con la costruzione di una Test Matrix contenente i principali parametri di input e di output di ciascun test, successivamente integrata tramite il calcolo dei fattori ritenuti significativi per l'insorgere del fenomeno, ottenuti con l'implementazione di appositi algoritmi. Una volta completata la matrice, è effettuato uno studio predizione del fenomeno tramite metodologie di Machine Learning.
E inoltre proposto un confronto numerico tra i risultati ottenuti applicando le normative attualmente utilizzate per il computo del carico di resistenza a scuffing nelle ruote dentate: la ISO/TS 6332-21, il cui algoritmo di calcolo è stato implementato su MATLAB e validato tramite il software di calcolo per ruote dentate KISSsoft, e la AGMA 925-A03. Il calcolo della temperatura del dente sarà infine raffrontato ai dati sperimentali ottenuti nelle campagne di prove con T/A strumentato con termocoppie sui denti.

Scuffing, given its relevance in the reliability of power transmission between tribological components, has been extensively studied for several decades, but currently, it remains one of the least understood mechanisms of failure of gears, reflecting the complexity of the phenomenon.
The testing activity, therefore, represents an essential resource in the research and development of new materials and surface treatments, aimed at reducing emissions and lowering environmental impact, for the use of gear wheels in aeronautical transmissions, to be able to predict the principle of the damage.
This document aims to identify a model that links the occurrence of scuffing starting from certain operating conditions and input parameters. The empirical sample consists of scuffing tests carried out on the Renk test rig, at AM Testing, on behalf of Avio Aero, from December 2016 to February 2022. The tests object of the study are a total of 623, of which 244 were performed by the author.
After a first description of the phenomenon and of the main influencing factors, where the most recent damage prediction models are proposed, the test architecture and test methodology are made explicit. The analysis is developed with the construction of a Test Matrix containing the main input and output parameters of each test, subsequently integrated through the calculation of the factors considered significant for the occurrence of the phenomenon, obtained with the implementation of specific algorithms. Once the matrix is ​completed, a correlation and investigation study is carried out using machine learning methodologies.
A numerical comparison is also proposed between the results obtained by applying the standards currently used for the calculation of the scuffing resistance load in toothed wheels: ISO/TS 6332-21 and AGMA 925-A03. The calculation of the tooth temperature will finally be compared to the experimental data obtained in the test campaigns with instrumented T/A with thermocouples on the teeth.
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