Gearboxes are always subject of study in order to increase their efficiency. Energy losses in gear contacts are transformed into heat which is distributed among the gearbox components increasing their temperature. A thermal model of the gearbox brings the opportunity of a deeper understanding of the heat dissipated related to the power losses in the gear contact. A MATLAB program based on ordinary differential equations was developed in order to make a thermal model of an FZG test gearbox. The model is based on a thermal network where each node represents a machine element. The thermal network is composed by thermal resistances due to deformation in the gear contact, conduction, convection and radiation. With thermal resistances, power losses and thermal inertia of each element, the temperature evolution was obtained by applying the First Principle of Thermodynamics. Due to the temperature evolution, heat transfer between different elements was estimated. Additionally, experimental results from an FZG test rig were implemented in the model and also used to verify its accuracy. Furthermore, additional features to the model such as a cooling system and spray lubrication were also studied. Results show a wide capability and handling of the program in terms of thermal analysis: heat flux direction and magnitude, visual tools such as thermal network of the test gearbox, as well as the analysis of different operating conditions. With these tools, an approach to the minimum amount of lubricant necessary and other ways to quench overheating could then be reached. Keywords: Thermal network, FZG gear test rig, heat flow, temperature, MATLAB, ODE. / Växellådor är ständigt ett forskningsområde för att förbättra deras verkningsgrad. Energiförluster i kuggkontakter omvandlas till värme som sprids i växellådan som sedan värmer upp komponenterna. En termisk modell av växellådan gör det möjligt för djupare förståelse hur värmen sprids i förhållande till energiförlusterna i kuggkontakten. Ett MATLAB-program baserat på ordinära differential-ekvationer utvecklades för att göra en termisk modell av en växellåda i en kuggrigg från FZG. Modellen är baserad på ett termiskt nätverk där varje nod representerar en maskinkomponent. Det termiska nätverket består av resistanser som uppstår på grund av deformation i kuggkontakten, ledning, konvektion och strålning. Med termiska resistanser, energiförluster, termisk tröghet från komponenterna och genom att applicera termodynamikens första grundsats kunde temperatur-genereringen bestämmas. Från temperatur-genereringen kunde värme-ledningen mellan komponenter uppskattas. Testresultat från en FZG-kuggrigg användes för att verifiera modellens noggrannhet. Andra egenskaper till modellen, som ett annat kylsystem och spraysmörjning studerades för att undersöka möjligheteten att adderas till modellen. Resultat visar på en bred användning av modellen i avseende på termisk analys: värmeflödets storlek och riktning, ett visuellt redskap för växellådans temperatur och hur växellådans temperatur varierar under olika driftförhållanden. Med de här redskapen kan den minsta oljemängden som behövs för att smörja kuggkontakten undersökas och hur kylning av kugghjulen kan förbättras. Nyckelord: Termiskt nätverk, FZG kugghjuls-rigg, värmeflöde, temperatur, MATLAB, ODE

Gears are the heart of many machines, being its function transform and transmit torque. This work is a study of adequate design requirements, in particular, the best methodology to early detect gear fatigue failure using a gear test rig, an FZG test machine. The study used the widely proved QFD analysis technique that introduces the client in the design process by using a matrix system. All available relevant literature on the subject and interviews with relevant people in the field were sources of information for the development of this technique. In that way, a mapping is presented, showing the most common fatigue failure modes and available detection methods.  As a result of the investigation, the most suitable technique for the early gear failure detection in the FZG rig to be a combination of vibration analysis and acoustic emissions analysis, these techniques present the best practice at the moment and also possible to implement. However, other technologies are also presented in the report. / Kuggväxlar uppfyller en viktig funktion i många system. I det här arbetet studerades de viktigaste konstruktionskraven hos en tetstrigg för kugg, en FZG-rigg, för att kunna detektera tidiga tecken på kuggskador. Litteraturstudier tillsammans med intervjuer av personer från industrin lade grunden till en jämförelse av produktegenskaper som uppfyller kundkraven med hjälp av en så kallad Quality Function Deployment matrix (QFD-matris). I en QFD omvandlas kundkrav till funktion- och konstruktionskrav, i och med den kunde också de vanligaste kuggskadorna och detekteringsmetoderna kartläggas.  De mest relevanta teknikerna för att detektera tidiga tecken på skador i en FZG-rigg idag visade sig vara en kombination av vibrationsmätningar och akustiska emissionsmätningar. Lösningen är möjlig att implementera. Även andra teknologier finns presenterade i rapporten. / Los engranajes son el corazón de muchas máquinas, siendo su función transformar y transmitir par. En este trabajo se realizó un estudio de los requisitos de diseño más adecuados, en particular, la mejor metodología para detección anticipada de fallo a fatiga de engranajes testeados en un banco de pruebas de engranajes FZG. Durante el estudio se utilizó la técnica de análisis QFD que introduce al cliente en el proceso de diseño mediante el uso de un sistema matricial. Toda la literatura relevante disponible sobre el tema, así como entrevistas a personas relevantes en el campo fueron utilizadas como fuente de información para el desarrollo de dicha técnica. También se realizó un mapeo de los diferentes modos y mecanismos de fallo por fatiga más comunes, así como los métodos de detección disponibles.  Como resultado de la investigación se concretó como metodología más adecuada para la detección anticipada de fallo de engranajes en los bancos de prueba FZG, una combinación de análisis de vibraciones y análisis de emisiones acústicas, estas técnicas presentan las mejores características en función de la dificultad de implementación. Sin embargo, en el informe también se presentan otras tecnologías.

Hail storms, with hail commonly near 50 mm in diameter that travel with storm wind sabove 25 m/s, cause damages of a large magnitude throughout the globe, with places like USA, Australia and India suffering the greatest. These damages have serious consequences, not least telecommunication products mounted in exposed places. Hail robustness is therefore important to test throughout a product development process, to reduce faulty products and maintenance costs. This thesis includes test rig concepts for hail impact testing and focuses on one final concept. The thesis includes a simulation model of the hail impact test rig, together with a physical implementation of the rig for comparison and validation. Additional experiments and statistical analysis is included to conclude on the accuracy and consistency with respect to realistic hail cases. The result shows that the simulation corresponds to the test rig. This physical implementation of the test rig is consistent and accurate for average sized hail projectiles, however varies more for hail projectiles corresponding to more severe storms. / Hagelstormar, med hagel omkring 50 mm i diameter och en vindhastighet på over 25 m/s, orsakar stora skador över hela världen, där USA, Australien och Indien är några av de mest utsatta platserna. Skadorna har stor påverkan, inte minst telecomprodukterna som är monterade på utsatta platser. Därav är det viktigt att testa produkter mot hagelkollisioner under produktutvecklingsprocessen, för att reducera antalet skadade produkter och kostnader. Detta examensarbete innehåller olika koncept på testriggar som simulerar hagel, med fokus på ett slutgiltigt koncept. Rapporten innehåller en simuleringsmodell av testriggen, samt en fysisk implementering av den för jämförelse och validering. Ytterliggare experiment och statistisk analys innefattas för att kunna dra slutsatser om riggens nogrannhetoch konsekventhet i föhållande till realistiska hagelstormar. Resultatet visar att simuleringen motsvarar testriggens beteende, vilket är önskvärt. Den fysiska implementationen av riggen ger ett noggrant och konsekvent resultat för medelstora hagelprojektiler, däremot fås större variationer för hagelprojektiler som förekommer i  starkare stormar.