Test di fatica flessionale a denti singoli a differenti rapporti ciclo R

In questo articolo viene mostrato lo sviluppo di un nuovo tipo di test a fatica flessionale a denti singoli in cui al dente in prova possono essere applicate sia le sollecitazioni di trazione sia le sollecitazioni compressive, il che consente prove di fatica a qualsiasi rapporto R (1 > R > -1). Vengono inoltre mostrati esempi non dimensionali di dati di fatica di un programma di test a R = -1 completato di recente.

Il test STBF (Single Tooth Bending Fatigue) è stato a lungo utilizzato come alternativa semplice ed economica alle prove di fatica di flessione su ingranaggi con riproduzione dell’ingranamento. Nei test STBF, il raccordo al piede del dente viene sottoposto a un carico di ciclico fino a quando non si verifica il cedimento per flessione. Il carico applicato viene controbilanciato e scaricato a terrà semplicemente attraverso un secondo dente. Ciò si traduce in un design piuttosto semplice del sistema di test. Tuttavia, questa configurazione non consente alcuna inversione del carico (sul fianco opposto). Le sollecitazioni nel raccordo in questo tipo di prova variano infatti sempre da un valore di massimo (positivo-trazione) ad una percentuale del massimo (necessaria per mantenere il provino in posizione, portando sempre ad un rapporto ciclo R positivo (rapporto tra sollecitazione minima e massima).

È noto come il piede di un dente in esercizio possa essere soggetto a sollecitazioni sia di trazione che di compressione che si traduce in un rapporto R leggermente negativo. Per ingranaggi planetari o ruote oziose, le sollecitazioni sono tali da portare, a causa del doppio ingranamento, ad un rapporto R pari a -1,0.

Il test STRBF (Single Tooth Reversible Bending Fatigue) descritto nel presente studio supera le limitazioni precedenti, consentendo l’applicazione di sollecitazioni sia di trazione che di compressione e un qualsiasi rapporto R. Questa configurazione di prova prevede che tre denti dell’ingranaggio in esame partecipino attivamente alla prova. I denti superiore e inferiore (nel montaggio verticale) forniscono le reazioni nelle due direzioni di carico mentre il terzo dente, quello di prova, risulta soggetto a carichi in entrambe le direzioni. È dunque possibile riprodurre qualsiasi rapporto R. Nel seguito vengono mostrati esempi non dimensionali di dati di fatica di un programma di test a R = -1 completato di recente.

Introduzione

Un cedimento per flessione nella regione del piede dente, zona in cui le sollecitazioni sono più elevate, è spesso considerata la modalità di cedimento più catastrofica che un ingranaggio possa sperimentare. Di conseguenza, la valutazione delle prestazioni in termini di fatica flessionale è fondamentale per i progettisti di trasmissioni.

Un metodo per stabilire le prestazioni a fatica flessionale è il test STBF. Un esempio di sistema di carico in questo tipo di test è illustrato nella Figura 1. Sebbene questa configurazione abbia il vantaggio di essere relativamente semplice, una forte limitazione è data dal fatto che non sia direttamente rappresentativa delle applicazioni tipiche degli ingranaggi. Il carico di prova è infatti unidirezionale ed il piede dente risulta soggetto solamente a sollecitazioni di pura trazione, senza alcuna capacità di caricare il raccordo a compressione.

In questo documento viene spiegata la necessità di un test STBF in grado di applicare anche carichi invertiti e mostrato lo sviluppo di una nuova soluzione di fissaggio per eseguire tali tipologie di test.

 

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Source: Stampi
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