cuscinetti volventi modi di guasto e cause

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Esposizione organica delle cause di guasto dei cuscinetti volventi, individuabili a partire da come si presenta il guasto

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  • 1. CCUUSSCCIINNEETTTTII VVOOLLVVEENNTTIIMMOODDII DDII GGUUAASSTTOOEE LLOORROO CCAAUUSSEEP.P. Falcone Agosto 2012Falcone s.a.s.

2. I GUASTI DEI CUSCINETTI VOLVENTILE CAUSELe cause di guasto precoce (avvenuto prima del termine dellavita utile) di un cuscinetto sono: carico superiore al previsto; lubrificazione insufficiente o eccessiva o inidonea; danni causati da maneggio errato, sia in fase di stoccaggioo movimentazione, sia in fase di montaggio o smontaggio; danni indotti da vibrazioni (provenienti da fonti esterne) osovraccarico, a cuscinetto fermo; entrata di contaminanti (prima o durante linstallazione;durante il funzionamento, attraverso le tenute; con illubrificante); danni causati da frammenti metallici dello stesso cuscinetto(ad es. per sfaldatura); passaggio di corrente elettrica; surriscaldamento da fonte esterna; eccessiva differenza di temperatura tra anello interno edesterno (ad es. per eccessivo raffreddamento del supporto); giochi interni ridotti a seguito del calettamentoeccessivamente forzato; dilatazione termica eccessiva dellalbero (giochi delcomplessivo insufficienti); geometria alterata (difetti di montaggio); errori di geometria della sede del cuscinetto (albero osupporto); classe di gioco del cuscinetto inadatta per limpiegospecifico (es. su pompe per fluidi caldi); difetti di costruzione (struttura, materiale) del cuscinetto.Nel caso, invece, di guasto naturale, cio per fatica altermine della vita utile del cuscinetto, si ha un progres-sivo deterioramento delle piste e/o dei corpi volventi persfaldatura, cio distacco di piccole scaglie di materiale(v. Fig. 1 a pag. seguente). Questo processo dovutoalle deformazioni cicliche per compressione delle super-fici di contatto, che causano incrinature poco al di sottodelle superfici stesse. Quando queste incrinature affiora-no, si pu avere il distacco di frammenti con un inizio disfaldatura, che poi si allarga continuamente.Il fenomeno indicato, in inglese, con i termini flaking ospalling, considerati spesso sinonimi (SKF, FAG, Bar-den). Alcuni (Institution of Mechanical Engineers, NSK)usano solo il primo; altri (Rolling Bearing Institute) solo ilsecondo. Con lo stesso significato, si trovano pure mi-cropitting e mechanical pitting.2 3. Modo di guasto: SFALDAMENTO o SFALDATURA o SCAGLIATURA (Flaking o spalling)Come si presenta Descrizione Possibili CauseLo sfaldamento (o sfal-datura, o scagliatura) siverifica quando piccoliframmenti di metallo sistaccano dalla superfi-cie delle piste (Fig. 1) odei corpi volventi, per fa-tica del materiale, for-mando zone rugose eirregolari.Se avviene al terminedella vita utile, il modonaturale di guasto delcuscinetto (Fig. 2). Puanche insorgere preco-cemente per sovracca-rico, errata geometria,difetti di montaggio, cat-tiva lubrificazione, entra-ta di corpi estranei, for-mazione di detriti interni(es.: dalla gabbia) o diruggine. Pu infine es-sere conseguenza di in-dentature, brinelling,corrosione elettrica,smerigliatura.Carico o pre-carico eccessivo (Fig. 3 sfaldatura sullintera circonferenzada carico assiale per dilatazione ter-mica e gioco assiale insufficiente.Fig. 4 area di massimo carico delcuscinetto).Montaggio non corretto (Fig. 3 anel-lo bloccato sullalbero, senza possi-bilit di scorrimento assiale. Fig. 5 disallineamento albero-supporto, consfaldamento obliquo della pista).Presenza di contaminanti o acqua(es.: infiltrazione di fluido refrigeran-te). Lubrificazione insufficiente o nonadeguata, con conseguente maggio-re stress superficiale.Gioco interno non corretto: difetti del-lalbero o dellalloggiamento (Fig. 6 sede nel supporto ovalizzata, consfaldatura in due zone opposte dellapista); forte flessione dellalbero.Se la sfaldatura a intervalli pari alpasso delle sfere o dei rulli, conse-guente a indentature, brinelling (cioindentature provocate in fase di mon-taggio), o falso brinelling.Fig. 1Fig. 3 C. radiale a sfereFig. 6 C. orientabile a rulliFig. 5 C. radiale a sfereFig. 4 C. a rulli coniciFig. 23 4. Modo di guasto: SPELLATURA (Peeling)Come si presenta Descrizione Possibili CauseRaggruppamento dipiccole scalfiture, stria-ture o scheggiature,dellordine dei 5 10m di profondit, sullepiste o sui corpi volven-ti (soprattutto dei cusci-netti a rulli, dove assu-me spesso forma ton-deggiante). Col tempopu trasformarsi in sfal-datura.Superfici dei corpi in contatto ecces-sivamente rugose.Lubrificazione carente o cattiva (lubri-ficante non adatto, contaminato).Presenza di particelle estranee, rug-gine, piccoli detriti.Le figure a lato (Fig 7, 8 e 9 cusci-netto orientabile a rulli) mostranospellature dovute a carenza di lubri-ficazione.Modo di guasto: SCALFITURA o SCHEGGIATURA (Spalling)Come si presenta Descrizione Possibili CauseDistacco di schegge dimetallo dalle superfici dilavoro; simile alla sfal-datura, con cui vieneconfusa (questultimaper parte dallinterno,mentre la scalfituraparte dalla superficie).Montaggio / smontaggio non corretto(Fig. 10 scalfiture in senso assiale).Grippaggio per interruzione della pel-licola di lubrificante sulla superficie dicontatto, a seguito di carico o precari-co eccessivo (Fig. 11 orletto scheg-giato), o di ingresso di corpi estranei,o di cattiva lubrificazione (Fig. 12).Fig. 7 Anello internoFig. 9 Coppia di rulliFig. 8 Anello esternoFig. 10 RullocilindricoFig. 11 C. a rulli cilindr.Fig. 12 Rulloconico4 5. Modo di guasto: ABRASIONE (Scoring) e SMERIGLIATURA (Smearing)Come si presenta Descrizione Possibili CauseL abrasione e la smeri-gliatura (con riporto dimateriale, quando il ca-lore generato per attritoporta al trasferimento dimetallo per saldatura dauna superficie allaltra)sono conseguenza dellostrisciamento sotto cari-co tra due superfici mallubrificate. Le superficidelle piste risultano graf-fiate o striate parallela-mente alla direzione delmoto dei corpi volventie, spesso, brunite. Il ri-scaldamento pu causa-re anche incrudimentodel metallo, con tensionisuperficiali e, quindi, in-crinature o sfaldature.Si possono verificareanche danni sulle estre-mit dei rulli e sullorlet-to della pista, o sulle ta-sche della gabbia.Strisciamento sotto forte carico conlubrificazione inadeguata (Fig. 13 latesta del rullo striscia contro lorlettodella pista).Slittamento dei corpi volventi per ec-cesso di lubrificante (Fig. 14 ecces-so di grasso; visibile anche la brunitu-ra), o per entrata di corpi estranei.Slittamento dei rulli per improvvisicambiamenti di velocit o diminuzionidel carico (Fig. 15 forte accelerazio-ne allavviamento con lubrificazionecarente).Montaggio forzato senza lubrificante(Fig. 16 lanello con la gabbia e irulli stato inserito a forza senza far-lo ruotare).Velocit di rotazione elevata e caricobasso, con giochi eccessivi (Fig. 17 la forza centrifuga porta le sfere acontatto del lato esterno della pista,con conseguente strisciamento anzi-ch rotolamento; la smerigliatura ap-pare diagonale).Rotazione dellanello sullalbero onellalloggiamento del supporto (Fig.18 v. Sfregamento a pag. 8).Fig. 17 C. assiale a sfereFig. 14 C. a rulli cilindriciFig. 13 Rullo cilindr.Fig. 15 C. a rulli cilindrici Fig. 16 C. a rulli cilindriciFig. 18 C. orientabile a rullicilindrici5 6. Modo di guasto: USURA USURA ABRASIVA (Wear)Come si presenta Descrizione Possibili CauseAsportazione di mate-riale, pi evidente neicomponenti di minoredurezza (es. gabbia),con conseguente dimi-nuzione delle dimen-sioni delle parti usurate,la cui superficie apparepi o meno finementeabrasa. Rispetto allezone circostanti nondanneggiate si posso-no avere degli scalini(stepped wear).Presenza di particelle abrasive pre-esistenti nel cuscinetto, o introdotte infase di montaggio o con il lubrificante,oppure entrate attraverso le tenute,cui si aggiungono quelle prodotte dal-la stessa usura. Azione abrasiva diossidi di ferro originati da corrosione.Movimento irregolare dei corpi vol-venti (Fig. 19 gabbia in ottone).Lubrificante insufficiente o che haperso le sue caratteristiche (Fig. 20 usura della gabbia, e Fig. 21 usuradella pista); in questo caso, alliniziole superfici possono risultare lucidatea specchio, per il distacco dellemicro-asperit superficiali (Fig. 22).Modo di guasto: VAIOLATURA (Pitting)Come si presenta Descrizione Possibili CausePiccoli crateri o cavitsui corpi volventi e sullepiste di rotolamento.Contaminazione del lubrificante daparticelle solide (Fig. 23) o da granel-li di ruggine prodotti da ossidazioneinterna (Fig. 24).Lubrificazione insufficiente.Fig. 20 C. a sfereFig. 19 C. a rulli cilindriciFig. 21 C. a rulli cilindrici Fig. 22 C. orientabile a rullicilindriciFig. 24 Sfera dic. assialeFig. 23 C. a sfere radiale6 7. Modo di guasto: DENTELLATURA (Denting) o INDENTATURA (Indentation)Come si presenta Descrizione Possibili CausePresenza di tacche o in-cisioni sulle superfici dirotolamento; simile allavaiolatura, ma con inci-sioni pi marcate.Intaccature o improntesulle piste, a distanzapari a quella dei corpivolventi, dovute a defor-mazione permanentedel materiale, a seguitodi un carico superiore alsuo limite di elasticit(brinelling vero).Impronte sulle piste(centrate sulle tracce dipassaggio) dovute a u-sura, cio asportazionedi materiale, a distanzapari a quella dei corpivolventi, o pi fitte persovrapposizione di im-pronte in tempi succes-sivi (falso brinelling, si-mile allusura da sfre-gamento).Ingresso di particelle solide (schegge,piccoli detriti) durante linstallazione,oppure con il lubrificante o dalle tenu-te (Fig. 25 anello interno. Fig. 26).Calettamento troppo forzato su sediconiche (le sfere o i rulli si piantanonella pista Fig. 27). Urti in fase dimovimentazione (caduta del cusci-netto), di immagazzinamento, di mon-taggio (Fig. 28 anello interno pian-tato sullalbero battendo col martellosu quello esterno). Carico eccessivo.Usura dovuta a piccoli strisciamentidei corpi volventi sulle piste, generatida vibrazioni durante il trasporto oprovenienti da fonti esterne, a cusci-netto fermo, quando cio non si puformare una pel

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