Viene presentato un metodo per convertire le caratteristiche di fatica degli ingranaggi, ottenute mediante test generici nei limiti ammissibili (σHlim per il pitting e σFlim per la flessione). La metodologia è validata confrontando i risultati con quelli già presenti nel database di ISO 6336-5 e con dati di test sviluppati da CETIM (Centre technique des industries mécaniques) e NRIM.
Nella progettazione degli ingranaggi è sempre opportuno verificare la capacità di carico a fatica rispetto alle due principali modalità di cedimento: rottura per la flessione a piede dente e cedimento per fatica da contatto (macropitting) sui fianchi del dente a causa della pressione di contatto.
Standard come ISO 6336, AGMA 2101 e DIN 3990 forniscono metodi per confrontare la tensione applicata con la tensione ammissibile caratteristica del materiale e dai suoi trattamenti termici/superficiali.
Questi standard (ISO 6336-5, AGMA 2101, DIN 3990) includono database che riassumono le sollecitazioni ammissibili per flessione e pitting per diversi materiali, come acciai e ghise, anche in presenza di trattamenti termici. I limiti di fatica sono determinati per un numero specifico di cicli con una probabilità di guasto dell’1%.
Per quanto riguarda il pitting, le prove prevedono che i campioni vengano testati su un banco di prova back-to-back (ad esempio, tipo FZG). Per quanto concerne la fatica flessionale, i test sono condotti solitamente su un singolo dente (STBF) utilizzando un pulsatore. I limiti di fatica, però, possono essere ottenuti anche sulla base dall’esperienza industriale in applicazioni reali.
In ogni caso, i test sugli ingranaggi sono costosi e richiedono molto tempo, in particolare le prove di pitting, poiché la frequenza di rotazione dell’ingranaggio (che corrisponde alla frequenza di carico sul fianco) è solitamente molto inferiore rispetto alle alte frequenze ottenibili con un pulsatore.
Anziché eseguire test direttamente sugli ingranaggi, le caratteristiche di fatica possono essere valutate utilizzando test standardizzati generici (ad esempio, la flessione piana o rotante) su campioni più semplici ed economici mediante attrezzature più facili ed economiche da usare.
Al di fuori delle applicazioni sugli ingranaggi, esistono database standardizzati (molto estesi) per la maggior parte dei materiali in termini di caratteristiche meccaniche.
Questi database coprono una gamma più ampia di materiali rispetto a quelli inclusi in ISO 6336-5, AGMA 2101 o DIN 3990. L’impiego di tali dati (generici) renderebbe più semplice ed economica la valutazione dei limiti di fatica per nuovi materiali da utilizzare per la realizzazione di ingranaggi.
La metodologia è validata confrontando i risultati con quelli già presenti nel database di ISO 6336-5 e con dati di test sviluppati da CETIM (Centre technique des industries mécaniques) e NRIM.
Vengono fornite anche raccomandazioni e limiti per l’applicazione del metodo. Attualmente, il metodo è stato validato solo per acciai e ghise.
