Manutenzione aeronautica e PCM A.A. 2013/

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1 Trasmissioni

2 Trasmissioni con organi flessibili Si dice flessibile un organo meccanico che è in grado di reagire esclusivamente a sollecitazioni di trazione, e pertanto capace di assumere la forma del membro con cui è in contatto. I membri flessibili usati nelle macchine sono le funi (gru, paranchi, argani, teleferiche, funicolari, impianti di risalita, ecc.), le cinghie (cinghie di trasmissione piatte, trapezoidali, a impronte, ecc.), le catene (catene per biciclette, ciclomotori o motociclette, per nastri trasportatori, ecc.). I membri con cui i flessibili vengono accoppiati sono carrucole o pulegge, nel caso di funi e di cinghie, carrucole o rocchetti dentati, nel caso delle catene. Per funi e cinghie il contatto fra i due membri è un contatto di strisciamento e pertanto si può ammettere che, in generale, la forza mutua che essi si scambiano è caratterizzata dalle stesse proprietà che si riscontrano nel fenomeno dell attrito Per le catene la trasmissione della potenza è affidata alla spinta mutua tra un elemento ed un altro

3 Tipologia di funi Trasmissioni con funi e cinghie Le funi possono essere di fibra vegetale o sintetica oppure metalliche, che sono quelle che verranno studiate. esse sono costituite da fili ad elevatissima resistenza (120 kg/mm 2 per diametri di 2 o 3 mm; 200 kg/mm 2 per diametri di qualche decimo di mm ) avvolti ad elica intorno al medesimo asse (fatto senza produrre torsione ) Le funi metalliche si dividono in 3 categorie in funzione della loro formazione: Funi spiroidali che presentano un semplice avvolgimento Funi a trefoli (cavi piani), composte da un doppio avvolgimento Funi torticce (gherlini) che hanno un triplice avvolgimento

4 Le funi spiroidali (trefoli) sono costituite da strati concentrici di fili avvolti intorno ad un "anima costituita da un materiale molto più tenero (ferro ricotto, canapa, carta) il cui scopo è unicamente quello di facilitare l operazione di avvolgimento del primo strato di fili. Le funi a trefoli si ottengono avvolgendo a elica attorno all'anima uno o più strati di trefoli (funi spiroidali). Le funi torticce si ottengono in modo analogo avvolgendo ad elica le funi a trefoli

5 Tipologia di cinghie Manutenzione aeronautica e PCM A.A. 2013/2014 Trasmissioni con funi e cinghie Le cinghie possono essere a sezione rettangolare (generalmente quelle di cuoio o di tessuto gommato) oppure a sezione trapezoidale se di gomma. Quelle a sezione rettangolare si accoppiano con pulegge la cui corona è generalmente a botte per dare alla cinghia maggiore stabilità, ossia rendere più difficile lo scarrucolamento. Quelle a sezione trapezoidale si accoppiano a pulegge munite di una corona con scanalatura trapezoidale entro cui la cinghia si incunea esaltando così l'aderenza fra la cinghia e la stessa puleggia; il contatto deve sempre avvenire fra le guance della gola e mai fra il fondo della gola e la cinghia. L'angolo della gola della puleggia è, pertanto, leggermente minore del corrispondente angolo della cinghia e ciò per tener conto della diminuzione che quest'ultimo subisce a causa dell'allungamento cui la cinghia è sottoposta durante il funzionamento

6 Trasmissioni con funi La figura mostra un tipo accoppiamento tra pulegge collegate da una fune la puleggia che possiede il moto si chiama motrice quella che verrà attivata dal contatto si chiama condotta il contatto di strisciamento tra fune e pulegge garantisce il trasferimento del moto e in condizioni ideali (indeformabilità della fune), il rapporto di trasmissione tra le due pulegge è pari a :

7 Manutenzione di funi e pulegge Si precisa che in campo aeronautico questo tipo di trasmissione viene poco utilizzato, perché la trasmissione con funi è sempre soggetta a scivolamento, quando la fune raggiunge una certa deformazione minima in quei casi di installazione (prop-driven micro-light A/C ), si usano dei sistemi automatici che mantengono la tensione ad un certo valore. In alcune applicazioni si usano le cinghie, ovvero delle funi dentate, la presenza dei denti evita il fenomeno dello scivolamento

8 Manutenzione di funi e pulegge Funi e cinghie devono essere ispezionate prima di ciascun volo e dopo un certo periodo occorre una manutenzione visiva per appurare lo stato d uso, eventuali slittamenti La manutenzione delle funi viene effettuata tramite misurazioni della tensione e della lunghezza di flessione della fune stessa (se la fune è in buone condizioni viene messa in tensione altrimenti sostituita). occorre precisare che le funi hanno una vita operativa finita e che pertanto andranno sostituite e devono essere attentamente ispezionate

9 Ruote dentate trasmettere il moto rotatorio tra alberi in modo da garantire la costanza del rapporto di trasmissione. La trasmissione del moto avviene tramite l ingranamento di denti a profilo coniugato attraverso cui viene trasmessa la coppia nominale da un albero all altro. La ruota dentata che imprime il moto, trascinando dietro di sé l altra, è detta motrice, o pignone, la ruota che viene trascinata, subendo l azione dell altra, è detta condotta. ruote dentate cilindriche a denti diritti : i denti sono paralleli all asse di rotazione cilindriche a denti elicoidali: i denti risultano inclinati rispetto all asse + minore rumorosità e minore usura da contatto - introducono sugli alberi azioni interne aggiuntive rispetto alle ruote dentate a denti diritti. Le altre due principali categorie di ruote dentate sono le ruote coniche e le viti senza fine con le relative ruote per vite senza fine

10 Ruote dentate La classificazione delle ruote dentate, viene condotta in funzione della tipologia di denti che si utilizza: Cilindriche a denti dritti (Spur Gears) : che possono essere installati o internamente o esternamente la prima tipologia viene impiegata quando è necessaria una riduzione della velocità, mentre la seconda opera un cambio di direzione della velocità stessa, come si nota dalla figura sotto gli assi delle due ruote sono allineati. Cilindriche a denti elicoidali (Helical Gears): hanno lo stesso impiego della tipologia vista sopra, ma il profilo elicoidale del dente consente un trasmissione di un carico assiale maggiore rispetto alla tipologia a denti dritti, ancora maggiore è il carico trasmesso nella configurazione a doppia elica

11 Ruote dentate Coniche a denti dritti e a denti a spirale (Bevel Gears): impiegati quando è necessario avere una trasmissione con assi incidenti inclinati. Ipoidali (Hypoid Gears): simili alla tipologia bevel ma con la differenza che gli assi non sono incidenti

12 Ruote dentate Vite senza fine (worm gears) e denti deviati (skew gears) vengono impiegati quando gli assi delle ruote non sono incidenti tra loro, la vite senza fine è usata per riduzioni della velocità

13 Ruote dentate Per le ruote dentate vale la seguente nomenclatura: la congiungente i centri delle ruote dentate, prende il nome di retta dei centri; la fase in cui i denti si toccano prima dell'attraversamento della retta dei centri si dice fase di accesso, la successiva, fase di recesso; nelle ruote esterne la parte del profilo del dente interna alla primitiva prende il nome di fianco del dente, la parte esterna prende il nome di costa del dente; nelle ruote anulari è il viceversa;

14 Ruote dentate troncature si chiamano la circonferenze ideali secondo le quali è delimitato il dente in altezza; la troncatura di testa, tt, delimita i denti verso l'esterno, la troncatura di base (o interna), tb, delimita i denti internamente la differenza fra i raggi della troncatura di testa e della primitiva prende il nome di addendum; la differenza fra i raggi della primitiva e della troncatura di base prende il nome di dedendum;

15 Ruote dentate la somma dell'addendum e del dedendum misura l'altezza del dente; la lunghezza dell'arco di primitiva compreso fra due profili omologhi (o fra due assi di simmetria del dente) successivi prende il nome di passo della dentatura la lunghezza dell'arco di primitiva compreso fra i due profili che costituiscono il dente prende il nome di grossezza del dente; la differenza fra passo e grossezza è l'ampiezza del vano fra due denti; z è il numero dei denti di una ruota dentata

16 Ruote dentate Un rotismo ordinario è un sistema costituito da ruote dentate che ingranano fra loro e disposte in modo tale che la rotazione di una di esse ponga in rotazione tutte le altre. Il rapporto di trasmissione di un rotismo ordinario, in riferimento alla figura precedente, è pari a :

17 Ruote dentate un rotismo viene detto epicicloidale quando almeno uno degli assi sia in moto durante il funzionamento. Il membro che consente il moto di tale asse prende il nome di portatreno e satelliti vengono dette le ruote calettate su di esso. i rotismi epicicloidali rappresentano una configurazione più efficiente e più compatta rispetto al rotismo ordinario, ma è più costosa e richiede una maggiore manutenzione τ = z ring /z sun

18 Ruote dentate Collegamento tra ruote dentate(spur and pinion) Usato o come riduzione della velocità, vedi figura sotto, oppure nel caso di trasmissione a più membri, in questo caso si parlerà di rotismo ordinario, visto precedentemente In riferimento alla figura sotto, entrambi i membri si muovono nella stessa direzione e il rotismo nasce con lo scopo di diminuire la velocità

19 Accessory unit drives Un esempio di applicazione dei rotismi in campo aeronautico è mostrato nella figura sotto, che riguarda i rotismi utilizzati all interno di un motore aeronautico, all interno di questo rotismo ordinario, vi sono delle ruote dette folli, il cui scopo è quello di invertire soltanto il verso della velocità di rotazione. Ruote dentate

20 Ruote dentate Nomenclatura delle ruote dentate Backlash È il gioco che c è tra due ruote ed è lo spazio che andrà lubrificato e consentirà la rotazione. Idle gear(ruota folle) È una ruota dentata che come già detto ha lo scopo di trasmettere il moto tra una ruota e un altra Compound gear(ruote coassiali) Sono quelle ruote che sono formate da più superfici dentate e che ingranano contemporaneamente con due o più ruote Lay Shaft(asse folle) Asse che serve una ruota folle o un eventuale sistema di vincolo, ad esempio i cuscinetti Esempio di rotismo con ruote folli τ ω4 = ω 1 = z z 1 2 z z 3 5

21 Ruote dentate Nomenclatura delle ruote dentate Pinion(pignone) È utilizzato per definire una ruota dentata di piccole dimensioni Rack and Pinion(pignone e cremagliera) È un dispositivo che trasforma un moto rotatorio in uno lineare Step up Drive Dispositivo che in uscita produce un aumento della velocità (usato per gli alternatori quando il motore è in idle) Step down drive Dispositivo nel quale la velocità in uscita diminuisce ed aumenta la coppia trasmessa (usato per evitare che ai tip dell elica si raggiunga Mach 1)

22 Manutenzione delle ruote dentate L utilizzo dei rotismi a bordo viene impiegato per trasferire il moto dal motore alle eliche o dal rotore alle eliche nel caso degli elicotteri. In fase progettuale si fa in modo che il rotismo venga dimensionato per trasmettere alla massime condizioni operative, vale a dire al massimo numero di giri del motore o del rotore. Lo scopo principale di questo sistema è quello di trasferire delle forze, quindi occorre indagare sullo stato di tensione e d uso delle ruote e in particolare dei denti, occorre quindi ispezionare e verificare che non vi siano cricche o danneggiamenti

23 Manutenzione delle ruote dentate Ingranaggio e modello(lash and Pattern) Riguarda la mutua distanza e il gioco che ci deve essere tra i denti in fase di ingranaggio. Se i denti sono troppo distanti, si ha un contatto troppo lontano dalla radice quindi maggiori sollecitazioni e rottura Se invece i denti sono troppo vicini, si crea un accoppiamento molto forte che non consente la giusta lubrificazione in fase di ingranaggio e che quindi comporta una perdita nella trasmissione. L ingranaggio ideale è quello che si realizza quando il contatto avviene a metà della altezza dell accoppiamento

24 Manutenzione delle ruote dentate È importante dunque che i denti ingranino in maniera corretta e che non vi siano dei contatti differenti, quando si parla di ingranaggi si fa riferimento alla seguente nomenclatura: Lash: gioco Pattern: area di contatto tra i denti

25 Manutenzione delle ruote dentate Il diagramma sotto mostra dei tipici casi di ingranaggi che possono avvenire in zone troppo vicine alla cresta o alla base, la prima fila riguarda la ruota motrice la seconda invece la condotta, le campiture si ottengono usando il Blu di Prussia, che colora le facce dei denti e lascia le impronte quando avviene il contatto tra di loro

26 Manutenzione delle ruote dentate Un altro modo di procedere per determinare il corretto ingranaggio tra le ruote, consiste nel dimensionare prima la larghezza del vano per consentire l ingranaggio e poi tramite una serie di prove che consistono nel muovere tra loro le ruote dentate, si determina l accoppiamento ideale

27 Rappresentazione delle ruote dentate

28 Rappresentazione delle ruote dentate

29 Rappresentazione delle ruote dentate

30 Trasmissioni con catene Le catene si possono classificare in catene ordinarie e catene articolate. Le catene ordinarie sono quelle costituite da anelli concatenati tra di loro. Le catene articolate invece sono quelle mostrate in figura sotto e sono quelle utilizzate nelle trasmissioni

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32 Trasmissioni con catene L impiego delle catene serve per trasferire il moto da un punto ad un altro del sistema, ad esempio a bordo dell aeroplano vengono impiegate per la deflessione delle superfici mobili: ad una deflessione della leva deve corrispondere una deflessione della superficie mobile. La prima immagine descrive le componenti principali di una catena articolata, che possono essere divise in tre parti, mentre la seconda indica quali sono le tre dimensioni caratteristiche di una catena

33 Trasmissioni con catene Il passo di una catena è la distanza che c è tra i centri di due rulli consecutivi, il diametro dei rulli e la distanza tra le due piastre interne, sono delle dimensioni standardizzate dalla SBAC (Society of British Aircraft Constructors) che assembla e produce le catene per uso aeronautico. Vengono anche standardizzati i range e le modalità di costruzione dei connettori tra l interno e l esterno della catena, dei blocchi di trasformazione per far ruotare di 90 il piano di articolazione della catena

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36 Catene non reversibili Manutenzione aeronautica e PCM A.A. 2013/2014 Trasmissioni con catene Le catene standard, finora descritte, possono essere impiegate con connettori finali intercambiabili e non, di modo tale che la catena possa operare nel verso contrario, inoltre per questa tipologia di catene, si può anche verificare la possibilità che le stesse vengano montate alla rovescia. Le catene non reversibili invece vengono assemblate con dei denti allungati di modo tale da rendere la catena asimmetrica ed inoltre le zone terminali non sono intercambiabili, la catena viene avvolta in un certo modo sul rocchetto

37 Trasmissioni con catene Catene non reversibili Dalla figura precedente si vede che, per questa tipologia di catena, l avvolgimento si può realizzare solo in un senso, non è neanche possibile l inversione delle zone terminali della catena. La figura sotto invece illustra un sistema di trasmissione con una catena non reversibile per mostrare che la non-reversibilità non preclude la possibilità d accoppiamento sui due lati

38 Manutenzione delle catene La catene e i rocchetti devono essere bene ispezionati perché soggetti a usura, corrosione, rotture, perdita di aderenza o eccessivo serraggio tra i collegamenti, perdita di tensionamento e di fluidità di funzionamento. Quando si sospetta una elongazione della catena, la stessa deve essere testata nel seguente modo: viene smontata e immersa in un bagno di paraffina pulita con un pennello rigido, in modo da rimuovere tutto il lubrificante. la catena deve essere asciugata con un getto di aria calda in modo eliminare tutta la paraffina che potrebbe causare fenomeni corrosivi

39 Manutenzione delle catene La catena viene poi sottoposta ad una prova di trazione con carico variabile in funzione del passo della catena stessa, secondo la tabella sotto riportata Ai diversi valori del carico viene misurata la lunghezza di deformazione e tramite la formula sotto riportata si determina la percentuale di allungamento: Se questo valore percentuale è maggiore del 2%, allora la catena dovrà essere sostituita

40 Manutenzione delle catene Altro test riguarda la presenza di curvature e torsioni, quando una catena lasciata libera presenta uno di questi due fenomeni allora dovrà essere sostituita. Bisogna effettuare delle ispezioni anche durante la vita operativa della catena e appurare che non vi siano difetti, corrosione, scarsa pulizia o lubrificazione. L ultima ispezione che si opera su una catena montata consiste nel verificare tutti i collegamenti con un cacciavite, se si individua un collegamento troppo stretto e si sospetta che l intera catena non funzioni bene allora è bene sostituirla

41 Manutenzione dell attuatore screwjack Questo tipo di attuatore,sfrutta il principio della vite senza fine e a bordo degli aeroplani viene installato per movimentare le superfici di comando del tail/flap/slat. La manutenzione va operata in una prima fase nell accettarsi che tutte le superfici esposte siano correttamente lubrificate, al suo interno l attuatore ha anche dei cuscinetti che andranno anche loro lubrificati, anche la corsa della vite va lubrificata. Bisogna accettarsi che la movimentazione del tail non superi i livelli minimi, L attuatore è composto da dadi che anche loro vanno lubrificati e ispezionati, in particolare è fondamentale verificare la lunghezza di accoppiamento con le viti

42 Manutenzione delle leve Lo scopo delle leve è quello di trasmettere il carico da un punto ad un altro, la manutenzione che si effettua su questi componenti riguarda i cuscinetti installati e dunque verificarne la lubrificazione interna ed esterna, lo stato di usura delle sfere, delle guide e delle ralle. Mentre sulla leva occorre operare delle ispezioni visive che garantiscano che non vi siano distorsioni, danneggiamenti o cricche

43 Manutenzione della catena di comando All interno di un aeroplano questo sistema di comando di solito è realizzato con tubi in alluminio con raccordi che possono essere fissati o adattabili. Solitamente per prevenire dei fenomeni vibratori nei tubi, essi hanno una lunghezza piccola e alcune volte vengono inserite dei cuscinetti. Le aste sono realizzate in alluminio leggero, i collegamenti di queste aste con i supporti è realizzato o con una rastremazione finale della barra stessa oppure mediante un assemblaggio con viti e dadi. Quando le aste sono molto lunghe, si possono verificare fenomeni di ingobbamento e allora le stesse vengono inserite in guide realizzate in Tufnol (una resina fenolica)

44 Manutenzione della catena di comando Manutenzione dei connettori La manutenzione operata per questo dispositivo si esplica in ispezioni e manovre. Si controllano i cuscinetti installati nelle leve o nelle zone di raccordo; è importante verificarne la lubrificazione e eventuali fenomeni di surriscaldamento, se il pilota ha accusato problemi di comandi troppo rigidi allora è necessario smontare il cuscinetto. Controllo dei raccordi I raccordi e le articolazioni, sono realizzati in leghe leggere di alluminio, il raccordo viene garantito grazie alla presenza di molle che tengono unite le giunzioni. Queste giunzioni vengono anche impiegate per raccordare i tubi, in tal caso il raccordo è aperto da entrambi i lati per ricevere i due cavi, la sfera all interno che assicura il collegamento viene montata al di sotto della giuntura

45 Manutenzione della catena di comando

46 Manutenzione della catena di comando

47 Manutenzione della catena di comando Per la regolazione delle connessioni bisognerà verificare che le zone di contatto siano sempre lubrificate, che non vi siano delle deformazioni. Quando vengono regolati bisogna verificare tutta la catena di comando a partire dalle barre poste a metà corsa e vengono ispezionati i connettori finali. I connettori possono essere regolati scollegando i membri, allentando il dado e avvitando o svitando il connettore. Infine affinché il contatto venga garantito occorre che i connettori abbiano un certo gioco

48 Manutenzione della catena di comando Calcolo della lunghezza di ingobbamento Nel caso concavo si opera nel seguente modo: Si prende un piano di riferimento che si trova tra l origine e la fine del membro da testare, su questo piano si individua il punto medio. Si misura la distanza tra il punto medio del piano e la zona centrale del membro stesso, ortogonalmente al piano di riferimento. Si misura l inflessione:

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