I sovraccarichi sulla Total Flank Fracture negli ingranaggi cementati

L’articolo mostra i primi risultati di test condotti su ingranaggi cementati al fine di studiare l’influenza dei sovraccarichi sulla TFF (Tooth Flank Fracture). La frattura del fianco del dente (TFF) è una modalità di cedimento a fatica degli ingranaggi che inizia con la nucleazione di cricche in profondità.

La frattura del fianco del dente (TFF) degli ingranaggi è una modalità critica di cedimento diventata più frequente negli ultimi anni a seguito della sempre maggiore densità di potenza, prestazioni ed efficienza richieste in varie applicazioni industriali come turbine eoliche, macchinari industriali e sistemi aerospaziali.

In particolare, grazie alla migliore comprensione delle tipologie di cedimento (piede dente e pitting), grazie a nuovi materiali e al miglioramento delle performance attraverso processi quali la pallinatura, la capacità di carico degli ingranaggi è notevolmente aumentata.

Gli ingranaggi sono componenti critici in molti sistemi meccanici e il loro cedimento può portare a perdite significative in termini di produttività, tempi di fermo e costi di manutenzione.

Di conseguenza, negli ultimi anni è stato fatto uno sforzo notevole per comprendere la natura della TFF in modo da poterla considerare durante il processo di progettazione.

I sovraccarichi, che si verificano quando gli ingranaggi sono sottoposti a carichi superiori a quelli di progetto, sono una causa comune del cedimento degli ingranaggi.

I sovraccarichi possono derivare da carichi d’urto o altri eventi imprevisti che causano rapide variazioni del carico. I sovraccarichi possono indurre una flessione eccessiva dei denti dell’ingranaggio portando a un aumento delle sollecitazioni di contatto.

I sovraccarichi hanno una grande influenza sulla capacità di carico degli ingranaggi, in particolare per quanto riguarda la rottura a piede del dente è il pitting. Questa influenza può essere considerata per mezzo del fattore KA (secondo ISO 6336-6 [ISO06]) capace di tenere conto appunto dei carichi variabili e dei sovraccarichi.

Una linea guida di base per il calcolo del rischio di TFF è fornita nella ISO TS 6336-4 [ISO19a]. Tuttavia, tale standard permette solamente di calcolare il rischio di TFF per un carico costante. L’influenza dei sovraccarichi non viene invece considerata in modo adeguato.