Abstract
Le modifiche al fianco del dente vengono utilizzate per ottimizzare il comportamento vibro-acustico e la durata degli ingranaggi. Nella prima fase, la progettazione viene spesso fatta sulla base di linee guida e, solo in seguito, si introducono le modifiche di profilo sulla base di approcci locali. In questo modo è possibile determinare la migliore micro-geometria che ottimizzi il comportamento operativo del sistema. Nella pratica, anche le modifiche sono soggette a deviazioni statistiche dovute al processo di fabbricazione. Le loro dimensioni sono nell’ordine di qualche micrometro e, quindi, paragonabili alle dimensioni stesse delle modifiche del fianco del dente. Tuttavia, non sempre le deviazioni geometriche vengono prese in considerazione durante la progettazione delle modifiche, sebbene possano avere un effetto importante sul comportamento operativo.
Gli autori hanno sviluppato una metodologia per valutare la qualità e la stabilità delle modifiche del fianco scelte sulla base delle relative tolleranze di fabbricazione. Si utilizza un'analisi del contatto basata su modelli agli elementi finiti (FE) per simulare le caratteristiche del comportamento eccitatorio e la durata di una coppia di ingranaggi. Nel processo di progettazione viene preso in considerazione anche il campo di tolleranza delle modifiche di profilo. Per scegliere una micro-geometria in modo ottimale, viene utilizzata una funzione che permetta di confrontare i risultati in termini di qualità (livello del valore obiettivo come errore di trasmissione o stress) e stabilità (variabilità del valore obiettivo) in considerazione di tutte le combinazioni rilevanti di parametri di modifica sia per pignone che per ingranaggio (nei rispettivi campi di tolleranza). Con il metodo proposto si sono ottimizzati gli ingranaggi planetari e gli ingranaggi cilindrici di un riduttore per turbina eolica. Per quanto riguarda i valori obiettivo (pressione di Hertz, errore di trasmissione e tensioni alla radice), si è individuata la combinazione di modifiche che garantisse il risultato migliore in termini di qualità e la stabilità della soluzione. I risultati suggeriscono che la qualità delle modifiche del fianco del dente può variare in funzione dei campi di tolleranza scelti. In particolare alcuni parametri sono più sensibili di altri. Il processo di progettazione presentato fornisce un metodo per esaminare l’influenza delle modifiche consentendo all'ingegnere di scegliere la micro-geometria più robusta in termini di qualità e stabilità già nel processo di progettazione.