Studio della capacità di monitoraggio del pitting mediante analisi acustica

Scopo principale di questo lavoro è quello di capire se sia possibile individuare il pitting nella fase iniziale, combinando misure sperimentali e opportune tecniche di analisi dell’emissione acustica.

Per fare operare tutti i componenti di un motore aeronautico alla velocità desiderata, un riduttore epicicloidale tra compressore e turbina spesso rappresenta la soluzione migliore. Questa configurazione innovativa permette di avere compressori che ruotano relativamente lenti e turbine ad altissima velocità. Come risultato si riescono a ottenere efficienze significativamente maggiori. La presenza del riduttore, però, introduce anche ulteriori modalità di cedimento del sistema legate a usura, pitting e rottura a piede dente.

Solitamente viene posta molta attenzione all’insorgenza del pitting in quanto questo fenomeno può innescare successivi danneggiamenti, anche catastrofici.

Di norma viene raccomandato un monitoraggio strutturale, in modo da poter individuare l’insorgenza del pitting con largo anticipo ed evitare cedimenti o fermi imprevisti per manutenzione.

Questo articolo descrive uno studio sperimentale su ingranaggi a denti dritti per la caratterizzazione dell’effetto del pitting.

Questione scientifica o relazione

Studi precedenti hanno mostrato come il pitting abbia un impatto significativo sul comportamento vibratorio del sistema. È però possibile individuare il pitting solamente attraverso misure di vibrazione ed arrivare così a prevenire danni al sistema?

In questa sede si assume che il pitting ecciti frequenze superiori a 50 Hz. Inoltre, il procedere del fenomeno porta alla nascita di bande laterali attorno alle frequenze impulsive eccitate dal danneggiamento. Sensori ad ampia banda saranno quindi più adatti per questo tipo di indagine.

Metodologia

Gli autori hanno studiato differenti tipologie di ruote, realizzate con errori di manifattura e qualità superficiali differenti. Le ruote venivano pre-caricate in un banco di tipo back-to-back fino all’insorgenza del fenomeno. Il banco era strumentato con sensori multipli montati in corrispondenza della cassa e vicino ai cuscinetti.

I sensori permettevano la misura delle vibrazioni. I segnali venivano filtrati e ri-campionati in modo da estrarre le grandezze utili al monitoraggio. Queste tecniche permettono di arrivare a correlare le misure con il danneggiamento.

Risultati

Per riuscire ad individuare l’insorgenza del fenomeno, è importante utilizzare sensori con larghezza di banda opportuna. I sensori industriali, infatti, hanno bande che si interrompono attorno ai 50 kHz. Si è osservato come sia possibile individuare l’insorgenza del fenomeno molte ore prima della completa distruzione dei fianchi. Quanto riportato nel seguito mostra i vantaggi e le limitazioni di questa tecnica di analisi vibrazionale.

Conclusioni

I risultati indicano come un’individuazione precoce del pitting sia possibile. Si richiedono però sensori adeguati ed algoritmi capaci di interpretare nel modo corretto le misure. È anche possibile studiare l’effetto della qualità superficiale e degli errori di lavorazione.

Correlare i risultati di misure su ingranaggi aventi qualità differenti risulta fondamentale per poter valutare nel modo corretto la presenza o meno di un danneggiamento sulla base delle misure accelerometriche.

 

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Source: Stampi
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