MODIFICHE
Nell’ipotesi che all’albero d’entrata che porta la ruota solare sia applicata una coppia e così pure all’albero d’uscita del portasatelliti, nel caso cioè che su detti alberi non vi siano pulegge o ruote dentate per la trasmissione della potenza ma vi siano semplicemente dei giunti, su supporti di detti alberi non agiscono forze tangenziali, radiali o assiali dovute alla trasmissione della potenza. Infatti la forza tangenziale della ruota solare si ripartisce in parti uguali tra i satelliti, tali forze Ts hanno risultante nulla e così pure le forze radiali R. Hanno risultante nulla anche le forze tangenziali Tc e radiali R agenti sulla corona, le uniche forze da prendere in considerazione sono quelle che agiscono sui perni dei portasatelliti indicate da F.
Ci occupiamo ora di eventuali problemi che sorgono su un componente molto sollecitato quale è il cuscinetto per il satellite.
Le gabbie esterne dei cuscinetti sono particolarmente esposte ad un fenomeno chiamato “pitting”, ovvero la comparsa di microcavità dovute alla fatica da usura. Questo danneggiamento può portare serie conseguenze, fino anche al disservizio del componente in esame; nel nostro caso si arriva, oltre alla rottura del cuscinetto stesso, addirittura al disservizio del riduttore epicicloidale, in quanto il satellite non ruota più adeguatamente.
Capite bene che questa rottura causa numerose ore di fermo macchina, ed è quindi da evitare con dei sovradimensionamenti dei cuscinetti oppure cambiandone la tipologia, che presenti un MTBF (mean time between failure) più elevato.
Altre soluzioni prevedono ad esempio l’indurimento delle superfici (nitrurazione o cementazione) così da evitare, prendendo come esempio la teoria Hertziana, che sforzi di taglio troppo elevati vadano ad innescare cricche interne, con danneggiamento anche della superficie (fenomeno del pitting). Grazie all’indurimento è aumentato il carico di rottura, quindi il materiale sopporta maggiori sforzi di taglio.
In presenza di contatto Hertziano e di tensioni residue di compressione l’analisi dello stato di sollecitazione finale prodotto segue lo schema qualitativo illustrato nella figura riportata qui sotto
In relazione, ad esempio, alla massima tensione tangenziale, in presenza degli sforzi residui di compressione instaurati dal trattamento, si ottiene un decremento del suo valore massimo (picco da τ45 max passa a τ45' max). La comparsa di un secondo picco in corrispondenza all’interfaccia case-core è da associare all’inevitabile comparsa di tensioni residue di trazione qui indotte dal trattamento di cementazione/nitrurazione.
Questa prima analisi dà una giustificazione al ricorso di trattamenti di superficie per migliorare la resistenza del materiale e indurre uno stato tensionale residuo di compressione: l’obiettivo è sostenere le sollecitazioni di taglio (τ) prime responsabili per dell’innesco di rotture. Focalizzando l’attenzione sulla zona subsuperficiale del contatto Hertziano (cioè tralasciando i contatti tra le asperità dei picchi della rugosità), si osserva che all’aumentare dei carichi applicati, le τ massime aumentano e si spingono più in profondità.
Qualora la curva di resistenza del materiale intersechi quella dei carichi applicati in prossimità della superficie, si incorrerà in fenomeni di pitting; nel caso l’intersezione tra le due curve si localizzi più in profondità, a ridosso dell’interfaccia, maggiore sarà la probabilità di innesco di microfratture correlabili allo sfondamento dello strato indurito (case-crushing).
Poiché la cementazione garantisce uno spessore indurito maggiore rispetto alla nitrurazione, si è soliti preferire questo trattamento quando le pressioni hertziane di contatto sono elevate. In tal modo si cerca di “far cadere” all’interno dello strato indurito i punti maggiormente sollecitati sotto la superficie
Guardando sul sito www.skf.com abbiamo visto come ci siano delle soluzioni che prevedono l’uso di appositi cuscinetti per i satelliti di riduttori epicicloidali. Un accenno a queste soluzioni è presente nella sezione “Rotismi” del sito.