cuscinetti volventi per riduttori industriali

Cuscinetti Volventiper Riduttori Industriali

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NSK, un gruppo attivoin tutto il mondo

I cuscinetti NSK sono utilizzati in tutte le applicazioni industriali, dal settore aerospaziale

a quello automobilistico, dai grandi impianti siderurgici e petrolchimici a quello degli

elettrodomestici. NSK ha sviluppato un’attività su scala mondiale, grazie all’elevato

contenuto tecnologico che risponde alle esigenti richieste dell'industria mondiale.

Grazie agli investimenti in Ricerca e Sviluppo ed alla creazione di una potente rete

commerciale, NSK soddisfa pienamente le più svariate necessità dei clienti. Rafforzando

ogni anno la posizione di leader nel mercato grazie alla straordinaria competenza tecnica,

NSK è un marchio riconosciuto in tutto il mondo.

NSK, un gruppo attivo in tutto il mondo

QUARTIERIGENERALIAmericadel Nord e del Sud· Ann Arbor (USA)Asia· Shanghai· SingaporeEuropa· Maidenhead (UK)Giappone· Tokyo

CENTRI TECNICIAmericadel Nord e del Sud· Ann Arbor (USA)Asia· Kunshan (PRC)Europa· Newark (UK)· Kielce (PL)Giappone· Fujisawa· Maebashi

SITI PRODUTTIVIAmerica del Nord· Ann Arbor· Clarinda· Franklin· Liberty· BenningtonAmerica del Sud· SuzanoAsia· Kunshan· Anshun· Dongguan· Zhangjiagang· Suzhou· Changshu· Chennai· Jakarta· Changwon· Balakong· Chonburi· ChachoengsaoEuropa· Peterlee (GB)· Newark (GB)· Kielce (PL)· Munderkingen (D)· Torino (I)Giappone· Fujisawa· Hanyu· Otsu· Konan· Takasaki· Haruna· Maebashi· Tanakura· Ukiha

UFFICI COMMERCIALIAfrica· JohannesburgAmerica del Nord· Ann Arbor· Indianapolis· Chicago· San Jose· Los Angeles· Bennington· Miami· Atlanta· Montreal· Toronto· VancouverAmerica del Sud· Buenos Aires· Sao Paulo· Belo Horizonte· Joinville· Porto Alegre· Recife· Città del MessicoAsia· Pechino· Shanghai· Guangzhou· Anshun· Chengdu· Hong Kong· Taipei· Taichung· Tainan· Seul· Chennai· Jakarta· Manila· Bangkok· Kuala Lumpur· Prai· Johor Bahru· Kota Kinabalu· Singapore

Europa· Maidenhead (UK)· Newark (UK)· Coventry (UK)· Parigi (F)· Düsseldorf (D)· Stoccarda (D)· Lipsia (D)· Milano (I)· Tilburg (NL)· Barcelona (E)· Varsavia (PL)· Istanbul (TUR)Giappone· Tokyo· Nagoya· OsakaOceania· Melbourne· Sydney· Brisbane· Adelaide· Perth· Auckland27 altri uffici

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Tecnologia NSK –Progettata per il movimento,ogni giorno

NSK è sinonimo di movimento in tutte le aree di applicazione, su scala mondiale. Dagli

impianti industriali alle applicazioni domestiche. Grazie ad una rete tecnologica globale

composta da 12 centri tecnici, oltre 40 stabilimenti e ad uno staff di 23.000 dipendenti,

NSK è in grado di produrre tre milioni di cuscinetti di qualità assoluta ogni giorno. La

gamma incredibilmente ampia di cuscinetti garantisce soluzioni concrete per ogni tipolo-

gia di applicazione e questo consente ai clienti di NSK di trovare il prodotto più adatto

alle loro esigenze operative.

NSK è presente quando serve.

I prodotti e le soluzioni di NSK non forniscono solo un ottimo supporto per gli ingranaggi,

ma il controllo integrato delle prestazioni dinamiche permette di soddisfare le esigenze

operative specifiche di ogni cliente. Le aree di applicazione variano dagli hard disk dei

computer alle macchine foratrici, dai generatori eolici alle lavatrici, dagli impianti per la

produzione di semiconduttori ai laminatoi. NSK garantisce sempre le massime

prestazioni anche in condizioni operative particolarmente gravose e caratterizzate dalla

presenza di sostanze contaminanti. I cuscinetti NSK sono utilizzati nelle acciaierie e nel

settore delle macchine utensili. Garantiscono un’affidabilità elevata e per questo motivo

sono impiegati nelle turbine eoliche, nelle pompe industriali o per uso domestico, così

come nei compressori. La gamma di prodotti NSK comprende cuscinetti miniaturizzati

con diametro del foro pari a 1 mm così come cuscinetti con diametro esterno di oltre 5

metri. Indipendentemente dalle dimensioni, NSK fornisce sempre le soluzioni migliori del

settore.

Il nostro stimolo è l’innovazione costante.

I prodotti NSK sono noti per l'elevato livello di affidabilità, per la notevole resistenza alle

temperature elevate e all'usura e per la lunga durata, ma assicurano vantaggi reali

anche dal punto di vista economico ed ambientale. Ad ogni modo, in un mondo in

costante evoluzione, un’azienda che promuove gli standard più elevati deve puntare

molto in alto. NSK sviluppa cuscinetti innovativi che vanno perfino oltre gli standard qua-

litativi più elevati. Ogni anno NSK investe ingenti somme di denaro in attività di Ricerca

& Sviluppo, focalizzando l’attività su materiali e tecnologie di lubrificazione. Quando si

tratta di sviluppare le soluzioni di domani, NSK è sempre la prima.

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UN PARTNER ECCELLENTE

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➊ ➋

➌ ➍

➊

➊

❸

Prestazioni eccezionali

Il libro scolastico riporta la seguente definizione: i riduttori sono sistemi per convertire e

trasferire il movimento. Il progettista afferma: i cuscinetti per riduttori industriali sono si-

stemi che supportano la coppia e la velocità dell’albero di ingresso, garantendo i momenti

torcenti e la velocità richiesti del motore - in base ai processi operativi specifici. E qual

è il punto di vista dell’ingegnere? Prima di tutto, i cuscinetti per gli azionamenti indu-

striali moderni devono soddisfare requisiti e standard molto elevati in termini di versa-

tilità e prestazioni. La disponibilità, la lunga durata operativa, il vantaggio economico e

le caratteristiche tecniche vantaggiose in termini di peso e prestazioni sono solo alcuni

esempi che caratterizzano i cuscinetti NSK.

Versatili tanto quanto le funzioni che svolgono.

Per raggiungere la coppia e la velocità desiderate è necessario garantire un certo livello

di resistenza a fatica e di durata per tutti i componenti. Inoltre, bisogna assicurare livelli

di raffreddamento e di rumorosità adeguati per raggiungere prestazioni elevate. Queste

caratteristiche sono sempre state fondamentali nell’ambito dei riduttori. Considerando le

diverse aree di applicazione, il numero di riduttori sta crescendo così come lo è la richi-

esta di trasmissioni con funzionamento regolare. Ad esempio, le condizioni ambientali

(come la contaminazione, l’acqua ed i carichi d’urto) influiscono sulle prestazioni del cu-

scinetto, così come alcune modalità operative (funzionamento start-stop o stand-by). I

requisiti operativi per i riduttori di precisione - come quelli utilizzati nelle presse per

stampa - si differenziano rispetto a quelli dei generatori eolici che richiedono un’opera-

tività elevata senza interventi di manutenzione.

Per scegliere il cuscinetto piùadatto è importante considerarele particolarità delle condizionioperative ed il posizionamentodel cuscinetto.

➊ Cuscinetto radiale a rullicilindrici a pieno riempimentoper basse velocità ed elevaticarichi radiali.

➋ Cuscinetti radiali orientabili adue corone di rulli per carichiultra elevati e soggetti adisallineamento.

➌ Cuscinetti radiali a rullicilindrici per velocità elevatee carichi elevati chefunzionano come cuscinettiflottanti.

➍ Cuscinetto a quattro contattiche funge da cuscinetto fissoper la fase ad alta velocità,mentre il cuscinetto radiale arulli cilindrici sostiene il caricoradiale.

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CARATTERISTICHE SPECIFICHE, PRESTAZIONI E DESIGN DEI RIDUTTORI

Ingranaggi conici ipoidi

Il pignone di dimensioni superiori, parte

dell’ingranaggio conico ipoide che inte-

gra un albero a pignone ad assi

sghembi, genera forze periferiche minori

mentre il momento ribaltante (coppia)

rimane costante. L’asse sghembo garan-

tisce una maggiore resistenza del sup-

porto del pignone in entrambe le

direzioni. La bassa rumorosità rappre-

senta sicuramente un ulteriore vantag-

gio. Tuttavia, l’attrito è maggiore a causa

del movimento di strisciamento.

Riduttore epicicloidale.

Nell’ambito dei sistemi a planetario e

satelliti con meccanismi interni, i riduttori

epicicloidali garantiscono vantaggi

notevolmente superiori rispetto alle altre

soluzioni. Il volume e il peso sono ridotti.

Anche il livello di rumorosità è contenuto,

per via della bassa velocità di rotazione e

di strisciamento. E’ possibile raggiungere

un elevato livello di efficienza grazie al

fatto che parte dell’energia viene trasferita

alle prestazioni dell’accoppiamento – ma

questi vantaggi spesso sono compensati

da maggiori interventi di manutenzione.

Ruota dentata semplice.

I riduttori ad assi paralleli si suddividono in

due categorie - le ruote dentate semplici e

le ruote dentate elicoidali. Mentre le ruote

dentate semplici hanno un processo di pro-

duzione semplice e sono precise, le ruote

dentate elicoidali garantiscono fluidità ope-

rativa ed un'elevata capacità di carico

(anche se talvolta è necessario contrastare

carichi assiali). Le ruote dentate a doppia

elica, una sottocategoria, sono caratteriz-

zate da una capacità di carico incremen-

tata e da una maggiore larghezza.

Coppia conica.

Esistono tre tipologie di corona conica che si

differenziano per le caratteristiche delle den-

tature. Se si usa una ruota dentata conica

semplice, i denti possono essere rumorosi.

Sebbene le ruote dentate coniche elicoidali

utilizzino profili con denti diritti, i livelli di

rumorosità sono più contenuti grazie alle

caratteristiche ottimizzate dell’ingranamento.

Il terzo tipo di riduttore utilizza una corona

conica elicoidale ed ingranaggi conici a den-

tatura curva. Questa soluzione garantisce i

livelli minimi di rumorosità.

Riduttore a vite senza fine.

La rotazione della vite consente di trasmettere il

movimento traslatorio in un'unica fase. Nella

maggior parte dei casi, gli assi della vite e del-

l’ingranaggio a vite senza fine si intersecano al

di sotto dei 90° purché vi sia un gioco sufficien-

temente ampio tra gli assi. In fase operativa, le

vibrazioni vengono assorbite notevolmente e

viene mantenuto un basso livello di rumorosità.

Tuttavia l’elevato attrito riduce il grado di effi-

cienza. Questo riduttore viene solitamente utiliz-

zato in combinazione con un riduttore globoidale

con vite cilindrica in acciaio, dato che può essere

sottoposta a interventi di rettifica e di tempra.

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I cuscinetti NSK soddisfanole esigenze del futuro

La storia dello sviluppo e della progettazione dei riduttori è stata da sempre caratterizzata

dalla ricerca del miglioramento in termini di prestazioni. Negli anni i riduttori sono diventati

sempre più potenti. Di conseguenza anche i produttori di cuscinetti si sono dovuti adattare

alle esigenze operative di questo genere di applicazioni. I cuscinetti NSK sono stati al

passo coi tempi. E non solo: sono riusciti anche a fare “passi avanti” grazie a soluzioni ed

idee innovative. Ad ogni modo, solo se il cuscinetto è istallato nel posto giusto e funziona

correttamente si possono sfruttare appieno le potenzialità dei riduttori. Per questo motivo

è necessario considerare alcuni aspetti tecnici prima di procedere con la selezione e l'ac-

quisto. Tra questi vi è la durata del cuscinetto, la capacità statica a carichi eccezionali, l’ap-

plicazione di carichi estremi su componenti del motore, così come la velocità limite.

Carico.

Prima di tutto è necessario determinare la coppia di ingresso. Se la coppia è variabile, è

importante definire gli intervalli ai quali la coppia varia. Inoltre, quali sono le stime dei

carichi sugli ingranaggi e quali sul cuscinetto? E’ indispensabile determinare anche se ci

sono ulteriori carichi che influiscono sulle prestazioni del cuscinetto, ad esempio se si

applicano carichi esterni sugli alberi d’entrata o di uscita.

Velocità.

E’ importante determinare l’intensità della velocità e la direzione della rotazione. Le moda-

lità operative includono l'opzione stand-by? Si consiglia di correlare il livello di carico ed il

livello di velocità.

Spazio per il montaggio.

Dovete rispettare dimensioni specifiche? Se è possibile variare le dimensioni, è neces-

sario specificare il range di variazione. Se lo spazio per il montaggio non è sufficiente,

potrebbero esserci dei problemi nella scelta del cuscinetto ottimale. In questo caso

bisogna determinare il limite entro il quale è possibile variare le dimensioni senza creare

alcun problema.

Disposizione dell’albero.

Un altro aspetto di importanza fondamentale è determinare se gli alberi del riduttore

devono essere disposti in posizione orizzontale, verticale o inclinata. Gli alberi cambiano

posizione durante la vita operativa? I metodi di lubrificazione ed i sistemi di tenuta dipen-

dono in maniera sostanziale dalla posizione degli alberi. Gli alberi sono disposti su un

livello? Si tratta di una questione importante per il carico sul cuscinetto. Un altro aspetto

da considerare: si utilizzano alberi cavi o alberi pieni? I cuscinetti vengono supportati

all’interno dell’alloggiamento o in altri alberi? Questo influisce sul carico dell’albero pri-

mario.

Guida dell'albero.

La scelta del cuscinetto, il design e la disposizione di montaggio dipendono dai requi-

siti operativi che la guida dell’albero deve soddisfare. E’ essenziale determinare gli effetti

che il gioco interno e la rigidità del cuscinetto potrebbero svolgere sull’innesto dei denti.

Inoltre bisogna prevedere il limite ammissibile di movimento assiale dell'albero e se l’al-

bero deve avere una guida senza gioco interno.

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SCEGLIERE IL CUSCINETTO GIUSTO

Resistenza delle parti di collegamento.

E’ necessario considerare la deformazione dell’alloggiamento? Il disallineamento ge-

nerato dalla flessione dell’albero in corrispondenza della posizione del cuscinetto

influisce sulle prestazioni? Questi elementi possono generare carichi aggiuntivi per il

cuscinetto e quindi devono essere valutati a fondo.

Attrito.

Prima di tutto bisogna definire se è necessario prevedere un attrito massimo per garan-

tire un funzionamento preciso ed affidabile. Si deve anche determinare se il cuscinetto

di supporto è destinato all'utilizzo in un riduttore speciale che richiede una buona sta-

bilità termica in fase operativa.

Durata del cuscinetto.

La questione è piuttosto semplice: quali sono i requisiti effettivi di durata del cuscinetto?

La risposta varia in base alla tipologia di applicazione in cui vengono utilizzati i riduttori.

Se è possibile applicare metodi di calcolo affidabili e comprovati per determinare la

durata, il dimensionamento si può basare su valori standard. Se questi dati non sono

disponibili, bisogna procedere con calcoli più complessi per determinare i requisiti di

durata del cuscinetto.

Fattore di carico statico.

E’ importante considerare se i cuscinetti devono garantire una particolare capacità sta-

tica, ad esempio se vengono utilizzati negli escavatori dove spesso si verificano impatti

improvvisi e di grossa entità. La deformazione plastica deve essere ridotta al minimo

per evitare il cedimento prematuro del cuscinetto e per garantire la massima efficienza

operativa.

Condizioni ambientali operative.

Questo è un argomento complesso. Le condizioni ambientali ed operative - ad esem-

pio se la macchina è installata all’interno di una struttura coperta oppure se è esposta

alla polvere, alla sabbia, al sole, all'umidità o alla pioggia - influiscono sulla scelta del

cuscinetto, sulla tipologia di lubrificazione, sulla tenuta e sull’accoppiamento da adottare.

Sono presenti sostanze contaminanti ed aggressive? Qual è la temperatura di esercizio?

Il cuscinetto viene surriscaldato o raffreddato? Vi sono altre macchine che producono

vibrazioni quando il riduttore non è in rotazione?

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Lubrificazione.

E' necessario determinare se bisogna rispettare condizioni specifiche di lubrificazione dei

cuscinetti oppure se, in casi particolari, si richiede una lubrificazione ad olio. La lubrificazione

centralizzata ad olio è fattibile in tutte le posizioni dei cuscinetti? Le perdite di lubrificante

(anche se in quantità minime) influiscono sull’efficienza del riduttore?

Montaggio.

E’ essenziale definire se è prevista una produzione di serie oppure se i prodotti devono

essere assemblati a mano singolarmente. I cuscinetti speciali a disegno devono essere

montati con l’aiuto di attrezzature speciali. I costi di questi dispositivi sono ammortizzati

con maggiore facilità nelle produzioni in serie. Non serve solo determinare la com-

plessità del cuscinetto per il montaggio iniziale. Se il riduttore deve essere smontato ad

intervalli regolari per interventi di manutenzione, la facilità di manipolazione dipende

dalle caratteristiche di montaggio e smontaggio dei cuscinetti.

Costi.

La maggiore complessità dei cuscinetti aumenta le prestazioni, l’efficienza e l’affidabi-

lità operativa dei cuscinetti? Prima di tutto bisogna determinare se i costi superiori del

cuscinetto sono accettabili se paragonati ad una maggiore facilità nelle operazioni di

manutenzione.

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Caratteristiche essenzialiche influiscono sulleprestazioni del cuscinetto

TIPOLOGIE DI CUSCINETTI

Tutti gli elementi di una macchina - ad esempio i componenti di un impianto eolico -

devono affrontare diversi fattori di stress laddove sussistono condizioni operative parti-

colarmente severe. E’ necessario garantire la massima affidabilità e ridurre al minimo

gli interventi di manutenzione. Abbiamo appreso dall’esperienza che la durata a fatica

di un riduttore e la durata a fatica di un impianto dipendono in maniera sostanziale dalla

scelta della tipologia di cuscinetto. La decisione deve essere presa dopo un calcolo pre-

ciso ed una valutazione della struttura interna del cuscinetto.

La scelta giusta può fare la differenza.

Sicuramente, questa breve introduzione si concentra solo su alcuni dei fattori più impor-

tanti come le tipologie principali dei cuscinetti e tralascia altri parametri come le dimen-

sioni, il gioco interno, il materiale della gabbia ed il design interno. La gamma di

cuscinetti NSK fornisce un piccolo quadro degli ambiti di applicazione dei cuscinetti: è

possibile scegliere tra 35.000 tipi diversi di cuscinetti a sfera o a rulli, che soddisfano

ogni requisito in tutti i settori industriali ed in tutte le applicazioni possibili. Nonostante

ciò, gli ingegneri di NSK continuano a progettare e sviluppare soluzioni innovative per

realizzare applicazioni personalizzate in maniera efficiente e rapida.

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Cuscinetti radiali rigidi a sfere ad una corona

• Indicati per carichi radiali leggeri e moderati e per carichi assiali minimi in entrambe le direzioni.

• Velocità estremamente elevate sono possibili.

• Ottime prestazioni in termini di silenziosità.

• Disponibili anche nella versione schermata pre lubrificata.

Cuscinetti radiali rigidi a sfere a doppia corona

• Indicati per carichi radiali leggeri e moderati e per carichi assiali minimi in entrambe le direzioni.

• Adatti per velocità moderate.

• Sensibili al disallineamento.

Cuscinetti a sfere di forma semi-aperta

• Indicati solo per carichi radiali moderati e per carichi assiali leggeri in un’unica direzione.

• Velocità elevata.

• Anelli separabili.

Cuscinetti a sfere a contatto obliquo, ad una corona

• Indicati per carichi radiali di entità moderata e per carichi assiali medi agenti in un'unica direzione.

• Velocità elevata. Alcune versioni sono indicate anche per velocità estremamente elevate.

Cuscinetti a sfere a contatto obliquo, ad una corona, accoppiati

• Indicati per carichi radiali elevati ed assiali elevati.

• A seconda della disposizione, sono ammissibili carichi assiali in una o entrambe le direzioni.

• Adatti per velocità elevate. Alcune versioni sono indicate anche per velocità estremamente elevate.

Cuscinetti a sfere a contatto obliquo, a due corone

• Indicati per carichi radiali di entità moderata e per carichi assiali leggeri e moderati in entrambe le direzioni.

• Velocità moderate-elevate.

• Sensibili al disallineamento.

Cuscinetti orientabili a due corone di sfere

• Indicati per carichi radiali di entità moderata e per carichi assiali minimi in entrambe le direzioni.

• Velocità moderate-elevate.

• Ammettono piccoli gradi di disallineamento.

• Possibilità di montaggio con bussola di trazione.

Design e Classificazione

I cuscinetti volventi sono generalmente composti da due anelli sui quali sono ricavate le piste

di rotolamento, da una serie di corpi volventi e da una gabbia. Vengono suddivisi in cuscinetti

radiali ed assiali, a seconda della direzione del carico principale, quindi in funzione della forma

costruttiva dei corpi volventi adottati, vengono suddivisi in cuscinetti a sfere ed a rulli. Ulteriori

suddivisioni sono identificate in base alle differenze strutturali o alle specifiche dei cuscinetti.

Nella Fig. 1.1 vengono illustrate le tipologie principali di cuscinetti ed il sistema di classificazione

dei componenti. La classificazione generale dei cuscinetti è riportata in Fig. 1.2.

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Legenda

Intervallo di velocità

Carichi (radiali, assiali in una direzione od entrambe)

Disassamento angolare


Cuscinetti a rulli conici

• Indicati per carichi radiali e assiali elevati agenti in una sola direzione.

Se accoppiati, i cuscinetti possono sopportare carichi assiali in entrambe le direzioni.


• Generalmente gli anelli sono separabili.

Cuscinetti assiali a sfere - a singolo effetto

• Indicati per carichi assiali di entità moderata in un'unica direzione.

• Il carico radiale non è consentito.


• Carico assiale minimo richiesto.


Cuscinetti assiali a sfere - a doppio effetto

• Ammettono carichi assiali in entrambe le direzioni.

• Adatti per velocità ridotte.

• Carico assiale minimo richiesto.


Cuscinetti assiali orientabili a rulli• Indicati per carichi assiali molto elevati agenti in una sola direzione.• Il carico radiale ammissibile può arrivare fino al 55% del carico assiale.• Indicati per velocità ridotte.• Ammettono disallineamento.• Si consiglia la lubrificazione ad olio.• Generalmente gli anelli sono separabili.

Cuscinetti radiali orientabili a due corone di rulli

• Adatti per carichi radiali molto elevati.

• Ammettono carichi assiali in entrambe le direzioni.

• Velocità moderate ammissibili.

• Ammettono disallineamento.

• Possibilità di montaggio con bussola di trazione.

Cuscinetti radiali a rulli cilindrici

• Adatti per carichi radiali elevati.

• A seconda della tipologia di cuscinetto, sono ammissibili carichi assiali in una o entrambe le direzioni.

• Adatti per velocità elevate.


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Tipologie/Caratteristiche Carichi

radiali

Carichi

assiali

Carichi

combina

ti

Veloc

itàelev

ata

Precision

eelev

ata

Copp

iadi

rotolamen

toerumoros

itàco

nten

ute

Rigidità

Disallinea

men

to

Orie

ntab

ilità

Sup

porto

bloc

cato

Sup

portolibero

Foroco

nico

nell’an

ello

interno

Com

men

ti

Cuscinetti radiali rigidi a sfere •• •• •• •••• •••• •••• ••• ✱ ✱

Cuscinetti a sfere di formasemi-aperta

• • • ••• • A

Cuscinetti a sfere a contattoobliquo

••• ••• ••• •••• •••• • B

Cuscinetti a sfere a contattoobliquo, a due corone

••• ••• ••• •• • ✱ ✱

Cuscinetti a sfere a contattoobliquo, accoppiati

••• ••• ••• ••• •••• ••• • ✱ ✱ C

Cuscinetti a sfere a quattrocontatti

• ••• •• ••• ••• • ✱ ✱ D

Cuscinetti orientabili a sfere •• • • ••• •••• ✱ ✱ ✱ ✱

Cuscinetti radiali a rullicilindrici

••• x x •••• •••• ••• ••• •• ✱ E

Cuscinetti radiali a rullicilindrici, a due corone

•••• x x ••• •••• •••• • ✱ ✱ F

Cuscinetti radiali a rullicilindrici, con orletto di ritegno

••• •• •• ••• ••• •• G

Cuscinetti radiali a rulli cilindrici,con anello di guida assiale

••• •• •• ••• ••• •• ✱ H

Cuscinetti a rullini ••• x x ••• ••• • ✱

Cuscinetti a rulli conici ••• ••• ••• •• ••• ••• •• I

Cuscinetti a rulli conici, a due opiù corone

•••• ••• •••• •• •••• • ✱ ✱ J

Cuscinetti radiali orientabili arulli

•••• •• ••• •• •••• ✱ ✱ ✱ ✱

Cuscinetti assiali a sfere asemplice effetto

x ••• x x ••• x

Cuscinetti assiali a sfere concontroralla di orientabilità

x ••• x x •••• ✱

Cuscinetti assiali a sfere acontatto obliquo a doppio effetto

x ••• x •• •••• ••• x

Cuscinetti assiali a rullicilindrici

x •••• x • •••• x K

Cuscinetti assiali a rulli conici x •••• x • •••• x

Cuscinetti assiali orientabilia rulli

• •••• • • •••• ✱ L

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Commenti

A Normalmente i due cuscinetti

vengono montati con disposizione

"faccia a faccia”

B Angolo di contatto di 15°, 25°, 30° e

40°. Normalmente i cuscinetti

vengono montati contrapposti.

C E’ possibile abbinare cuscinetti in

disposizione DF e DB, ma non come

supporto libero. Il gioco deve essere

regolato in base alle esigenze

specifiche.

D Angolo di contatto di 35°.

E Inclusa la versione N.

F Inclusa versione NNU.

G Inclusa versione NF.

H Inclusa versione NUP.

I Normalmente i cuscinetti vengono

montati contrapposti. Il gioco deve

essere regolato in base alle esigenze

specifiche.

J Sono disponibili anche le versioni KH

e KV, ma non sono adatte per un

utilizzo come supporti liberi.

K Compresi i cuscinetti assiali a rullini

L Si consiglia la lubrificazione a olio

Simboli

•••• Eccellente

••• Buono

•• Adatto in certe condizioni

• Insufficiente

x Non idoneo

✱ Applicabile

✱ Applicabile, ma è necessario

consentire la contrazione e/o

l’allungamento dell’albero sulle

superfici di accoppiamento dei

cuscinetti.

Un'unica direzione

Due direzioni

Caratteristiche dei cuscinetti volventi

Rispetto ai cuscinetti a strisciamento (bronzine), quelli volventi offrono numerosi

vantaggi che si possono così sintetizzare:

• La coppia di spunto e l’attrito all’avviamento sono bassi e la differenza tra la coppia

di spunto e quella di rotazione è ridotta.

• Con il progredire della standardizzazione a livello mondiale, i cuscinetti volventi

offrono maggiori garanzie di intercambiabilità e reperibilità.

• La manutenzione, la sostituzione e l’ispezione sono di facile esecuzione, data la

semplicità della struttura che circonda i cuscinetti volventi.

• Molte tipologie di cuscinetti volventi sono in grado di sopportare,

contemporaneamente o separatamente, sia carichi assiali che radiali.

• I cuscinetti volventi possono essere utilizzati in condizioni di temperatura

estremamente diverse, senza perdere le proprie caratteristiche.

• È possibile precaricare i cuscinetti volventi al fine di produrre un gioco negativo e

ottenere quindi una maggiore rigidezza e precisione del sistema.

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NSK può dare molto

Supporto mediante cuscinetti fissi e flottanti

La posizione del cuscinetto assiale sull’albero e nell’alloggiamento deve essere impostata

in direzione assiale, dato che questo deve guidare l’albero assialmente e deve sostenere

i carichi assiali dell'ingranamento. Le variazioni di posizione del cuscinetto sull’albero e

nell’alloggiamento - conseguenza delle temperature di esercizio e delle tolleranze di mon-

taggio - vengono bilanciate dal cuscinetto flottante. Queste caratteristiche di compen-

sazione e di bilanciamento sono essenziali per limitare la sollecitazione del cuscinetto. Il

cuscinetto flottante sostiene i carichi radiali ed agevola il movimento assiale. La scelta del

tipo di cuscinetto da utilizzare come cuscinetto assiale dipende dai livelli di carico assiale

e dai requisiti per garantire una guida assiale precisa dell'albero. I cuscinetti adatti a sop-

portare fattori combinati di carico possono essere utilizzati come cuscinetti assiali. Tra

questi vi sono i cuscinetti a sfere a contatto obliquo, i cuscinetti radiali orientabili a rulli ed

i cuscinetti a sfere a contatto obliquo a due corone. I cuscinetti a sfere a contatto obliquo

ad una corona, accoppiati ed i cuscinetti a rulli conici possono essere utilizzati come sup-

porto bloccato, come i cuscinetti assiali che vengono assemblati in combinazione con i

cuscinetti radiali.

Un albero di un riduttore necessita di almeno due cuscinetti per un supporto ed una guida

ottimali rispetto all'elemento fisso. I cuscinetti NSK, oltre a sopportare il rispettivo carico

radiale ed assiale, consentono l’espansione dell'albero. Un aspetto di notevole interesse

riguarda la disposizione di un cuscinetto assiale (supporto fisso) e di un cuscinetto flottante

e tutte le regolazioni necessarie per il corretto funzionamento.

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Velocità mediadel vento

Turbolenza

Sezione del flusso

Interfaccia torre

Gradiente del flusso d’ariaverticale medio

POSIZIONE DEI CUSCINETTI NEI RIDUTTORI

Riduttore epicicloidale con diverse disposizioni di cuscinetti

Supporto flottante realizzato con

due cuscinetti radiali a rulli cilin-

drici versione NJ. I due cuscinet-

ti radiali a rulli cilindrici sostengono

il carico radiale e sono disposti in

coppia per una distribuzione del

carico uniforme e bilanciata. Per

garantire un gioco assiale suffi-

ciente, la regolazione viene ef-

fettuata tramite distanziali.

Supporto flottante realizzato con

due cuscinetti radiali a rulli cilin-

drici a pieno riempimento, indicati

per carichi radiali elevati e carichi

assiali moderati.

Combinazione di un cuscinetto

assiale ed un supporto flottante

realizzato con un cuscinetto ra-

diale a rulli cilindrici ed uno a rul-

li conici disposti in coppia asim-

metrica, ideale per carichi radiali

e carichi assiali elevati agenti in

una sola direzione.

Due cuscinetti radiali a rulli cilin-

drici ed un cuscinetto a quattro

contatti. I due cuscinetti radiali a

rulli cilindrici sostengono i carichi

radiali, mentre il cuscinetto a

quattro contatti assorbe solo il

carico assiale.

Supporto con due cuscinetti a

rulli conici in disposizione ad “X”,

ideale per carichi radiali e assiali

elevati.

Supporto del cuscinetto fisso

Questa disposizione non richiede un cuscinetto assiale specifico. L’albero è guidato assial-

mente in ciascuna direzione da ognuno dei due cuscinetti. Ad ogni modo, con questa

tipologia di supporto vi è il rischio di carichi dovuti alla mutua influenza di un cuscinetto

sull’altro. In linea generale, si possono utilizzare tutti i tipi di cuscinetti che sono in grado

di sostenere carichi assiali almeno in una direzione ed ovviamente di sopportare carichi

radiali. Tra questi vi sono i cuscinetti radiali rigidi a sfere, i cuscinetti radiali orientabili a

rulli, i cuscinetti a sfere a contatto obliquo ed i cuscinetti a rulli conici. Se è richiesta una

guida precisa dell’albero, ad esempio, con il supporto pignone che integra una corona co-

nica elicoidale, il supporto a cuscinetto fisso risulta particolarmente vantaggioso.

Supporto del cuscinetto flottante

Le condizioni che si applicano al cuscinetto flottante sono simili a quelle relative al cu-

scinetto fisso. Tuttavia, la disposizione assiale dell’albero è possibile solo in una certa

misura. Per misurare il livello ammissibile di spostamento assiale, le condizioni termiche

sfavorevoli vengono prese in considerazione per evitare che il cuscinetto sia esposto a

sovraccarichi assiali. Il gioco assiale è soggetto a tolleranze specifiche. Generalmente

si sceglie il supporto a cuscinetto flottante quando la dentatura richiede un’impostazione

assiale libera o se non è particolarmente importante avere una guida assiale dell’albero

particolarmente precisa.

Schema rappresentativo di un impianto eolico

La velocità del vento è condizionata da diversi fattori:

quantità d’aria, luogo, tempo e genera carichi dinamici

sull’impianto e sui componenti, cuscinetti compresi.

| 18

Disposizione

del

cusc

inetto

-fis

saoflo

ttan

teCu

scinetto

assialeecu

scinetto

flotta

nteco

mbina

ti

Supporto a cuscinetto flottante per carichi radialimoderati. La posizione degli anelli esterni vienespesso regolata con l'utilizzo di molle.

Piccoli motori elettrici e riduttori.

Supporto a cuscinetto libero per carichi radialielevati. Possibilità di calettamento mediantepressa per anelli interno ed esterno. Fareattenzione che il gioco assiale non si riducatroppo durante l’esercizio.

Disposizione standard per carichi elevati. Questarisulta ideale quando si ha una distanza ridottatra i cuscinetti dato che la distanza dei centri dicarico aumenta per via della disposizione “dorsoa dorso”. E’ possibile registrare il gioco internodurante il montaggio.

Questa disposizione viene scelta se è richiesto ilcalettamento mediante pressa. Manipolazione eposizionamento semplici. La disposizione facciaa faccia riduce il gioco del cuscinetto. E’possibile registrare il gioco interno durante ilmontaggio.

Indicati per velocità elevate e per carichi radiali eassiali di entità media. Se si utilizzano versioniparticolari, è possibile applicare il precarico (adesempio attraverso delle molle). La regolazionedel gioco del cuscinetto e del precarico èrichiesta al montaggio.

Questa disposizione del cuscinetto vieneutilizzata se il carico è uniforme e bilanciato.Carichi assiali limitati. Per ridurre la rumorosità, icuscinetti vengo spesso regolati con l’utilizzo dimolle.

E’ una disposizione comune. I carichi sulcuscinetto possono variare. Carichi assialilimitati.

Riduttori di piccole e medie dimensioni,vibro-motori.

Pignone conico con braccio integratonell’ingranaggio, cuscinetti per ruote.

Riduttori di piccole e medie dimensioni.

Piccoli riduttori, macchine utensili.

Piccoli motori elettrici e riduttori.

Motori elettrici di medie dimensioni, ventilatori,riduttori.

CommentiDisposizione ApplicazionI tipiche

Esempi di disposizione di montaggio

| 19

Cus

cine

ttoas

sialeecu

scinetto

flottan

teco

mbinati

Ideale per carichi radiali elevati e per carichiassiali ridotti. Per via della loro separabilità, icuscinetti radiali a rulli cilindrici sono indicati permontaggi che richiedono il calettamentomediante pressa dell'anello interno ed esterno.

Ridutori, motori di trazione.

Indicati per carichi radiali elevati su entrambi icuscinetti e per carichi assiali moderati. Nonsensibili al disallineamento.

Indicati per carichi radiali elevati e per carichiassiali di entità moderata ad alta velocità diesercizio. (Per evitare che il cuscinetto radialerigido a sfere - utilizzato come cuscinetto assiale- risulti soggetto a carico radiale, è necessarioscaricare l’alloggiamento).

Indicati per carichi radiali elevati e per carichiassiali di entità moderata.

Indicati per carichi assiali e radiali elevati. Ladisposizione faccia a faccia dei cuscinetti a rulliconici consente un margine di disallineamentosuperiore rispetto alla disposizione dorso adorso.

IIndicati per carichi assiali di entità moderata. Icuscinetti a sfere a contatto obliquo devonoessere utilizzati nella combinazione universale(BG) oppure pre-accoppiati. Spesso si adottanocuscinetti radiali a rulli cilindrici al posto deicuscinetti radiali.

Si utilizza questo tipo di cuscinetto quando sonopresenti carichi assiali in una sola direzione e vi èdisallineamento. Spesso si utilizza anche lacombinazione di cuscinetti radiali orientabili a rulli edi cuscinetti assiali a sfere. Il centro del raggiodell’alloggiamento sferico deve coincidere conquello del cuscinetto radiale orientabile a sfere.Bisogna rispettare il carico minimo assiale. Indicatianche per disposizioni verticali (gru).

Riduttori, nastri trasportatori, macchine per laproduzione di carta.

Riduttori, ventilatori.

Riduttori, macchine per la produzione di carta.

Alberi a pignone nei riduttori.

Ambiti applicativi con requisiti elevati in termini diguida assiale.

Supporti cuscinetti assiali, gru.

CommentiDisposizione Applicazioni tipiche

POSIZIONE DEI CUSCINETTI NEI RIDUTTORI

| 20

La chiave per la soluzione perfetta

Una moltitudine di fattori da considerare

Se si desidera determinare la durata di un cuscinetto è necessario prendere in consi-

derazione diversi fattori. In ciascuna applicazione, la tipologia, la capacità di carico e la

velocità ammissibile sono importanti tanto quanto la struttura all’esterno del cuscinetto,

ad esempio le proprietà dell'albero e dell'alloggiamento, il materiale e le relative tolle-

ranze geometriche. Tenute, metodo di lubrificazione, temperature operative e tempera-

ture dell’ambiente di esercizio: tutti questi fattori condizionano il complesso sistema di un

riduttore e, perciò, devono essere valutati, misurati e confermati. Ulteriori elementi che

condizionano la durata di un cuscinetto sono, ad esempio, l'accoppiamento, l'albero car-

danico, la trasmissione a cinghia ed i carichi che si sviluppano dall’albero e dagli

ingranaggi, ecc. E tutti sono tanto importanti quanto le condizioni operative.

Per farla breve: siamo di fronte a calcoli molto complessi. NSK ha sviluppato diversi

metodi e procedure per valutare ed analizzare dati e parametri così complessi.

Una volta selezionato il tipo di cuscinetto, è necessario determinarne la dimensione

opportuna e le caratteristiche interne al fine di garantire una soluzione efficiente ed a

prestazioni elevate. Un criterio è di fondamentale importanza: fare un calcolo della

durata del cuscinetto. Gli esperti sono da sempre consapevoli che, per fornire una va-

lutazione affidabile, è necessario considerare diversi parametri. Gli ultimi sviluppi di NSK

includono metodi ottimizzati e procedure di calcolo che aumentano il livello di accu-

ratezza delle stime.

| 21

LNSK = a1 · aNSK · L10h

Lna =a1 · aDIN · � �p

Lna =a1 · aDIN · � �p

L10 = � �p o L10h = � �p106

n·60CP

CP

CP

106

n·60CP

Software ABLE

a1 Coefficiente di affidabilità

aNSK Coefficiente secondo NSK che considera le condizioni operative

Metodi standard convenzionali

C Coefficiente di carico dinamico

P Carico dinamico equivalente

p Esponente (3 per i cuscinetti a sfera,

10/3 per i cuscinetti a rulli)

n Velocità di rotazione

a1 Coefficiente di affidabilità

aDIN Coefficiente per condizioni operative

Calcoli modificati per la durata del cuscinetto

oppure

METODO DI CALCOLO

Metodo di calcolo convenzionale

I metodi standard di calcolo per determinare la durata a fatica del cuscinetto sono defi-

niti come metodi a catalogo e sono descritti nella norma ISO 281. I parametri coinvolti

sono: carico, velocità, coefficiente di carico e tipologia di cuscinetto. I dati della durata

che risultano sono: L10 o L10h. I calcoli “modificati” secondo la norma ISO 281 vanno oltre

e comprendono anche i carichi limite per la durata a fatica del cuscinetto, i parametri di

lubrificazione ed il grado di pulizia del lubrificante. Di conseguenza forniscono una valu-

tazione più precisa delle condizioni operative e delle prestazioni del cuscinetto. I dati

della durata che risultano sono: L10a o L10ah. Entrambi i metodi sono approvati, ma, come

abbiamo già detto prima, c'è sempre un potenziale di miglioramento.

Software ABLE di NSK

Il software ABLE (Advanced Bearing Life Equation – metodo di calcolo avanzato della

durata dei cuscinetti) è l’ultimo software sviluppato da NSK per garantire una stima ancora

più precisa della durata a fatica dei cuscinetti.

I calcoli standardizzati dalle specifiche ISO 281 sono stati ampliati: la differenza principale

(ed il progresso) sta nel fatto che questo metodo si basa su informazioni che vengono ri-

levate da applicazioni reali ed i test vengono eseguiti dopo un determinato periodo di ope-

ratività. Inoltre, questo metodo di calcolo avanzato, progettato da NSK, considera

un’ampia gamma di fattori, tra cui le condizioni ambientali, i carichi ammissibili per la

durata a fatica, parametri di lubrificazione, fattori di contaminazione e materiali utilizzati.

■ Durata teorica convenzionale■ Durata secondo il metodo di calcolo evoluto■ Carico limite di durata a fatica

Durata cuscinetto

Carico

| 22

Forza radiale

Forza assiale

Albero (mm)Deformazione dell’albero

Cuscinetto radialea rulli cilindrici

Lunghezza del corpo volvente(mm)

Cuscinetto a rulli conici(lato sinistro)

Sezione trasversale relativa alle sollecitazioni sul corpo volvente con carico massimo

Distribuzione del carico e sezioni


Cuscinetto a rulli conici(lato destro)


Fless

ione(m

m)

Press

ionedic

ontatto[G

Pa]

Press

ionedic

ontatto[G

Pa]

Press

ionedic

ontatto[G

Pa]

Procedure per il calcolo della durata di un cuscinetto • Programma STIFF

Calcolo della forza

Calcolo dei fattori che influisconosulle prestazioni dei cuscinetti

Valutazioni più precise sulla duratadei cuscinetti

Affidabilità e sicurezza operativa

Analisi della deformazione dei componenti• Parametri:– Carico sui componenti e relativa deformazione– Carichi sul cuscinetto e conseguente deformazione dellostesso

Analisi dell’attrito interno• Cinematica del corpo volvente• Oscillazione ed intraversamento del corpo volvente• Spessore della pellicola di lubrificante• Generazione di calore e coppia d’attrito dinamico

Analisi dei fattori interni di sollecitazione del corpo volvente• Pressione di contatto e distribuzione del carico interno

Parametri di usura• Valore PV (ottenuto dal potenziale di contatto e dalla velocitàperiferica; questo valore mette in risalto i rischi potenziali difenomeni di usura e di attrito)

Un’ulteriore invenzione: STIFF

STIFF è un programma sviluppato da

NSK che considera parametri importanti

come la deformazione dell'albero e dell'al-

loggiamento, il disallineamento, lo sposta-

mento del cuscinetto stesso (e dei

cuscinetti adiacenti) ed i cicli operativi

interni. I metodi convenzionali analizzano

semplicemente il cuscinetto, senza pren-

dere in considerazione altre caratteristiche

che influiscono sulla durata dello stesso.

STIFF effettua delle previsioni sull'intero

sistema cuscinetto-albero-alloggiamento.

Il software, grazie alla varietà di fattori

analizzati, è uno strumento eccellente e

fornisce risultati che permettono di effet-

tuare valutazioni reali in un breve tempo.

Inoltre si evita di effettuare test intensivi su

cuscinetti speciali e su disposizioni

rispetto a condizioni applicative individuali.

| 23

METODI DI CALCOLO

Ancora più strumenti - sviluppati

grazie alla nostra esperienza

e al nostro know-how

Un altro esempio relativo ai metodi di cal-

colo utilizzati da NSK è costituito dall'ana-

lisi a elementi finiti (FEM). L’analisi a

elementi finiti esamina la distribuzione dei

fattori di stress nel cuscinetto e nei com-

ponenti e rappresenta quindi un'ottima

soluzione per le applicazioni non standard.

L’analisi in frequenza, d’altra parte, valuta

il livello di rumorosità prodotto dal cu-

scinetto nell’applicazione e tiene in con-

s ideraz ione le prestaz ion i e le

caratteristiche operative del sistema.

Capacità di calcolo personalizzate pos-

sono essere integrate in programmi di cal-

co lo speci f ic i che ot t imizzano e

velocizzano le operazioni di analisi.

Struttura ottimizzata della gabbia: attraverso l’analisi FEM, è possibile individuare i

componenti e le parti con livelli di sollecitazione superiori ai valori ammissibili. Tali parti

possono essere ridisegnate per ridurre le sollecitazioni del cuscinetto e migliorarne così le

prestazioni.

I riduttori epicicloidali sono componenti a parete sottile esposti a sollecitazioni elevate.

Dopo aver esaminato la deformazione dell’ingranaggio, sono stati analizzati gli aspetti

relativi alla geometria interna del cuscinetto per garantire una distribuzione uniforme e

bilanciata del carico. In questo modo è stato possibile aumentare la durata del cuscinetto.

| 24

Cricche sub-superficiali

Materiale

Elevata purezza Trattamento termicospeciale

Controllo dell’austeniteresidua

VIM-VAR Acciaio Z Trattamentotermico UR Cuscinetti TF

Cuscinetti HI-TF

CuscinettiSuper-TF

Cuscinetti con tenutespeciali per

trasmissioni automotive

Cuscinetti a rulliconici schermati

Acciaio EP

Trattamento termico Tenute

Sfaldamento sulle superficidi rotolamento

Obiettivo:maggiore durata

Metodi per garantire una lunga durata di esercizio

NSK. Resistenza Assoluta

Quando è necessario sviluppare cuscinetti che resistono a sollecitazioni notevoli ed a condizioni

operative severe, NSK è sempre pronta a fornire una soluzione. I cuscinetti NSK sono sinonimo

di affidabilità, lunga durata operativa ed elevata resistenza all'usura ed al grippaggio. Gli investi-

menti costanti in attività di ricerca, in particolare nella tecnologia dei materiali, garantiscono il rag-

giungimento degli obiettivi anche più ardui. Grazie alle ricerche è stato possibile realizzare soluzioni

innovative: NSK ha sviluppato un materiale allo stato dell’arte che garantisce prestazioni ecce-

zionali in condizioni operative caratterizzate dalla presenza di sostanze contaminanti o da fattori

di stress elevati. I nuovi acciai NSK possono essere utilizzati per diverse tipologie di cuscinetti.

| 25

MATERIALE PER I CUSCINETTI A RULLI

Causa ed effetto

Tutti i cuscinetti a rulli hanno una durata a fatica limitata. I primi segni evidenti si hanno

quando si manifestano sottili cricche sotto la superficie del cuscinetto. Queste provo-

cano lo sfaldamento delle aree di contatto dell'elemento volvente e della superficie di

rotolamento. La durata di un cuscinetto dipende in maniera sostanziale dal grado di

purezza dell’acciaio utilizzato. Il cedimento prematuro, ad ogni modo, è causato ge-

neralmente dallo sfaldamento delle superfici di contatto, dovuto ad una sollecitazione

eccessiva delle superfici di rotolamento. La contaminazione della lubrificazione provo-

cata da particelle di metallo o scorie oppure da una manipolazione non corretta in fase

di montaggio o manutenzione è spesso la causa principale del cedimento prematuro di

un cuscinetto. Per evitare queste problematiche, NSK ha sviluppato un nuovo mate-

riale: l’acciaio Super-TF per condizioni operative particolarmente severe. Un materiale

innovativo come lega metallica, sottoposto ad un trattamento termico innovativo.

Semplicemente super resistente: Super-TF

L'obiettivo del processo di sviluppo è stato quello di migliorare le proprietà e le prestazioni

del precedente materiale, denominato TF. Per questo NSK ha sviluppato una composizione

innovativa della lega metallica ed un trattamento termico che garantisce una distribuzione

omogenea delle particelle di carburi nell’acciaio riducendo al minimo le loro dimensioni.

Inoltre, NSK ha studiato un nuovo metodo per far agglomerare particelle piccolissime di

carburi e di nitruri nell'acciaio - un metodo che è stato brevettato in tutto il mondo. I cu-

scinetti realizzati con il materiale Super-TF non offrono solo una maggiore durata in con-

dizioni di lubrificazione contaminate - circa dieci volte superiore rispetto ai cuscinetti in

acciaio tradizionale - ma garantiscono anche una resistenza all’usura, al grippaggio ed al

calore superiore rispetto all’acciaio TF. Un vantaggio assoluto in termini di costi e

prestazioni per il cliente.

Principali ambiti di applicazione

La tecnologia Super-TF può essere applicata ad un’ampia gamma di cuscinetti tra cui, ad

esempio, i cuscinetti radiali a rulli cilindrici, i cuscinetti a rulli conici, i cuscinetti radiali ori-

entabili a rulli, i cuscinetti radiali rigidi a sfere ed i cuscinetti a sfere a contatto obliquo.

Confronto della distribuzione e delle dimensioni delle particelle di carburi e di carbo-nitruri nel materiale Super-TF

(a sinistra) e nel materiale standard (ingrandimento: 4.000 X).

Durata superiore grazie al materiale Super-TF.

Proba

bilitàcu

mulativace

dimen

to(%

)

Ciclo di vita ore

■ SUJ2-X26■ Super-TF con

trattamento termico speciale

| 26

Q10 = dμ n F (N)0.19 x 10–5

T2-T1

Coefficiente di attrito per tipologie diverse di cuscinetti

Tipologia di cuscinetti Coefficiente diattrito per tipologie

diverse di cuscinetti μ

Cuscinetto radiale orientabile a rulli 0,0028Cuscinetto assiale a sfere 0,0028Cuscinetto a rulli conici 0,0022Cuscinetto a sfere a contatto obliquo 0,0015Cuscinetto radiale rigido a sfere 0,0013Cuscinetto radiale a rulli cilindrici 0,0010

Tutto “gira” senza problemi

Q Quantitativo d’olio (litri/min)

T1 Temperatura dell’olio in ingresso (in C°)

T2 Temperatura dell’olio in uscita (in °C)

d Diametro foro nominale (in mm)

e Coefficiente di attrito dinamico (vedi tabella)

n Velocità (giri/min)

F Carico radiale applicato al cuscinetto (in N)

Circa il 40 % dei cedimenti prematuri dei cuscinetti è imputabile a metodi non corretti di

lubrificazione. I danni si manifestano sotto forma di fenomeni di usura, lubrificazione

insufficiente ed irregolare, sfaldamento, grippaggio, usura da fatica, surriscaldamento dei

cuscinetti. Queste problematiche sono tutte causate da una lubrificazioni inadeguata -

una lubrificazione eccessiva è spesso una delle cause principali - e possono essere evi-

tate se si presta maggiore attenzione alle particolarità ed ai requisiti di ogni applicazione.

La separazione ottimale delle superfici di contatto attraverso una pellicola speciale non

è l’unica funzione di un lubrificante. Ridurre l’attrito, evitare la contaminazione del cu-

scinetto, proteggere dai fenomeni di corrosione ed agevolare il trasferimento termico:

queste sono tutte missioni importanti che deve svolgere il lubrificante.

Separare le superfici di contatto

Per garantire che le superfici di contatto vengano separate in maniera permanente, è

necessario adottare un metodo preciso per specificare le condizioni necessarie di lubri-

ficazione. Basato sulla teoria della lubrificazione elasto-idro-dinamica, il rapporto tra la

viscosità effettiva dell’olio e quella richiesta in fase operativa deve essere superiore al

fattore 1. Secondo le norme ISO 281, la durata nominale del cuscinetto si riferisce

espressamente a questo valore minimo. La viscosità richiesta viene stabilita in base alla

velocità operativa ed al diametro primitivo del corpo volvente.

Olio o grasso?

Generalmente i cuscinetti volventi vengono lubrificati con lo stesso olio utilizzato per i

riduttori. La lubrificazione ad olio garantisce una lubrificazione permanente di tutti i punti

di contatto. Questo è uno dei vantaggi principali. In questo contesto, la fornitura selettiva

e lo scarico dell’olio rappresentano un altro vantaggio. Inoltre, l’olio è un ottimo mezzo

per trasferire il calore dai punti di contatto. Normalmente è necessario sostituire il lubri-

ficante. La lubrificazione a grasso, d’altro canto, contribuisce alla tenuta dell’applicazione

e può garantire una lubrificazione esente da manutenzione.

Lubrificazione mirata alla riduzione della temperatura

I cuscinetti volventi che operano a velocità elevate rischiano di generare una quantità

eccessiva di calore per via dell'attrito del cuscinetto e del movimento del lubrificante.

Tutto questo potrebbe provocare un aumento insostenibile della temperatura dei com-

ponenti del riduttore. Il trasferimento di calore è quindi essenziale per evitare il sur-

riscaldamento del cuscinetto. Sono disponibili diversi metodi per ridurre questo

fenomeno, ma una procedura si è rivelata particolarmente efficace, in particolare sulle

grandi macchine che utilizzano cuscinetti di grosse dimensioni, come le presse, le mac-

chine per la produzione della carta e per la lavorazione dell'acciaio: il trasferimento di

calore viene effettuato attraverso la fornitura in pressione di un volume superiore di lubri-

ficante. Le condizioni operative attuali del riduttore servono come base per calcolare la

quantità di lubrificante richiesta per un adeguato trasferimento di calore.

Calcolo della quantità d’olio richiesta

| 27

Rumorosità Lubrificazione insufficiente In alcune aree di contatto non si forma la pellicola di lubrificazione.Il film protettivo non è sufficiente per separare completamente i componenti.

Lubrificazione inadeguata Il film è troppo sottile per via di un'insufficiente viscosità dell'olio o dell'olio a base di grasso. Se siutilizza il grasso, la struttura dell’addensante potrebbe avere un effetto sfavorevole (le particelle delgrasso potrebbero generare rumore).

Contaminazione Le particelle estranee danneggiano la pellicola di lubrificazione e provocano un aumentodella rumorosità.

Usura della gabbia

Usura dei corpi volventi,delle superfici dirotolamento e degliorletti di ritegno

Lubrificazione insufficiente In alcune aree di contatto non si forma la pellicola di lubrificazione.Il film protettivo non è sufficiente per separare completamente i componenti.

Lubrificazione inadeguata Viscosità insufficiente dell’olio o dell’olio di base del grasso.Il lubrificante non contiene additivi per la protezione contro l’usura.

Lubrificazione insufficiente In alcune aree di contatto non si forma la pellicola di lubrificazione. Il film protettivo non è sufficienteper separare completamente i componenti. Usura da strisciamento dovuta al movimento oscillante.

Lubrificazione inadeguata Viscosità insufficiente dell’olio o dell’olio a base di grasso. Il lubrificante non contiene additivi per laprotezione contro l’usura o additivi EP (per carichi elevati).

Contaminazione Sostanze contaminanti (particolati o liquidi) con effetti corrosivi o abrasivi.

Sfaldamento da fatica Lubrificazione insufficiente In alcune aree di contatto non si dispone di una pellicola di lubrificazione sufficiente per sopportaresollecitazioni da contatto elevate. Usura.

Lubrificazione inadeguata Viscosità insufficiente dell’olio o dell’olio a base del grasso.Prestazioni pressione-viscosità dell’olio inadeguate.

Contaminazione Penetrazione di particelle solide della dentatura e stress superficiale.Corrosione che danneggia le superfici di contatto.

Aumento di temperaturadel cuscinetto,grippaggio(surriscaldamento)

Lubrificazione insufficiente In alcune aree di contatto non si forma la pellicola di lubrificazione.Il film protettivo non è sufficiente per separare completamente i componenti.

Lubrificazione inadeguata Attrito elevato ed aumento della temperatura dovuto al contatto sporadico dei componenti.

Contaminazione Elevato attrito con velocità medie ed elevate, in particolare per flusso improvviso di lubrificante.

Degradazione dellubrificante(scolorito, solidificato,prestazioni dilubrificazione ridotte)

Lubrificazione insufficiente La temperatura di esercizio è superiore alla temperatura ammissibile del lubrificante (per questo siverificano guasti e si formano residui).

Lubrificazione inadeguata Intervalli di lubrificazione troppo lunghi o utilizzo prolungato del lubrificante.

Lubrificazione Analisi (contenuto d’acqua, particelle contaminanti, Usura da fatica, usura, corrosione, lubrificazione inadeguata.pH, numero di saponificazione).

Sistema di lubrificazione Pressione dell’olio, condizioni dell’olio, Surriscaldamento dei cuscinetti, usura.flusso e temperatura.

Parametri monitorati Metodo Problematiche che si possono riscontrare o evitare

Effetto Causa Motivo

LUBRIFICAZIONE

Danni provocati da problemi di lubrificazione

Controllo della lubrificazione

| 28

Esempi applicativi

Mozzi ruota(cuscinetti a rulli)

Ruote per gru mobileP7

N7

M7

K7

JS7 (J7)

H7

H8

Impossibile

Generalmente impossibileSpostamento assialedell’anello esterno,

generalmente non richiesto.

Possibile

Facilmente possibile —

È richiesto lospostamento assialedell’anello esterno

—

Mozzi ruota(Cuscinetti a sfere)

Vagli vibranti

Rulli trasportatoriCarrucole, Pulegge

tendicinghia

Motori di trazione

Pompecuscinetti di banco permotori endotermici

motori elettrici di mediee grandi dimensioni

Applicazioni generali,boccole per applicazioni

ferrotranviarie

Supporti ritti

Tolleranzeper il foro

dell’alloggiamento

Spostamento assialedell’anello esterno

NoteCondizioni di carico

Alloggiamentomonoblocco

Alloggiamentomonoblocco oin due metà

Caricorotante perl’anelloesterno

Carico didirezione

indeterminata

Caricorotante perl’anellointerno

Carichi elevati sul cuscinettoin alloggiamenti con paretisottili o carichi d’urto elevati

Carico normale o elevato

Carico leggero o variabile

Carichi d’urto elevati

Carico normale o elevato

Carico normale o leggero

Qualsiasi tipo di carico

Carico normale o leggero

Dimensioni adeguate

Se l’anello interno di un cuscinetto volvente viene accoppiato all’albero senza utilizzare

metodi particolari di montaggio, vi è spesso il rischio che si verifichino fenomeni di slit-

tamento tra i due elementi a contatto. Questo slittamento, conosciuto anche come scor-

rimento, provoca la formazione di particelle che si staccano dalle superfici, causando

fenomeni di usura. Di conseguenza, l'albero viene danneggiato. Le particelle che si for-

mano dall'abrasione metallica possono penetrare nel cuscinetto e danneggiare le super-

fici di rotolamento. Inoltre, l’abrasione metallica può provocare un aumento della

temperatura e delle vibrazioni. E’ importante prevenire lo slittamento, garantendo un

posizionamento adeguato e permanente per fissare l’anello - sull’albero o nell’alloggia-

mento. Ad ogni modo, l’accoppiamento con interferenza non è sempre richiesto per gli

Accoppiamenti consigliati nell’alloggiamento per cuscinetti radiali

| 29

ΔdF =0.08√ F x 10–3 (N) ΔdF⩾0.02 10–3 (N)F1

BdB

Cuscinetti a sfereposteriori di mandrini

per rettifica

Esempi applicativi

G7

JS6 (J6)

K6

M6 o N6

H6

Facilmente possibile

Possibile

Generalmenteimpossibile

Impossibile

Facilmente possibile

—

Per carichi elevati si utilizzaun accoppiamento conun valore di interferenza

maggiore di K.Quando si richiede un

elevato grado di precisione,si consiglia di adottareun accoppiamento contolleranze ristrette

—

—Cilindri essiccatori

di cartiere

Cuscinetti “liberi” dicompressori centrifughi

ad alta velocità

Cuscinetti a sfere anterioridi mandrini per rettifica

Cuscinetti “bloccati” dicompressori centrifughi

ad alta velocità

Elettrodomestici

Tolleranzeper il foro

dell’alloggiamento

Spostamento assialedell’anello esterno

NoteCondizioni di carico

Alloggiamentomonoblocco oin due metà

Alloggiamentomonoblocco


Carico didirezione

indeterminata


Aumento di temperaturadell’anello interno per

trasmissione dall’albero

Elevata precisione dirotazione in presenza dicarico normale o leggero

Elevata rigidità e precisionedi rotazione in presenza di

carichi variabili

Basso livello di rumorosità

Equazione 1 Equazione 2

ΔdF Interferenza richiesta

d Diametro foro (mm)

B Larghezza dell’anello interno (mm)

F Carico radiale (N)

ΔdF Interferenza richiesta

B Larghezza dell’anello interno (mm)

F Carico radiale (N)

anelli, in particolare nelle situazioni in cui il carico non si muove rispetto all'anello. A

seconda del campo di applicazione, è possibile utilizzare un accoppiamento libero sia

per l’anello interno sia per quello esterno.

Ad esempio, se è necessario lo spostamento del cuscinetto in direzione assiale per ope-

razioni di montaggio, smontaggio oppure per compensare la dilatazione termica. In

questo caso risulta opportuno considerare la lubrificazione o altre procedure adeguate

per evitare di danneggiare i punti di contatto per via dello scorrimento.

Procedure per un accoppiamento perfetto

Per calcolare l’accoppiamento adeguato di un cuscinetto è fondamentale considerare il

carico a cui è sottoposto. Nel punto di applicazione del carico, l’anello interno del cu-

scinetto è soggetto a compressione radiale mentre nel punto opposto l’anello tende a

espandersi. Questo riduce effettivamente l’interferenza tra i componenti. E’ possibile uti-

lizzare il metodo illustrato nell’Equazione 1 per calcolare la riduzione dell’accoppia-

mento. In pratica, il livello effettivo di interferenza selezionato deve essere sempre

superiore al risultato ottenuto dall'equazione 1. I calcoli dell’equazione 1 sono sufficienti

per carichi relativamente bassi, tipici di molte applicazioni. Se si prevedono carichi ele-

vati, è possibile utilizzare l'Equazione 2.

Cuscinetti radiali a rullicilindrici per mandriniprincipali di macchine

utensili

| 30

g6

h6

—

< 18 — — js5

18 � 100 < 40 — js6 (j6)

100 � 200 40 � 140 — k6

— 140 � 200 — m6

≤ 18 — — js5 � 6 (j5 � 6)

18 � 100 < 40 < 40 k5 � 6

100 � 140 40 � 100 40 � 65 m5 � 6

140 � 200 100 � 140 65 � 100 m6

200 � 280 140 � 200 100 � 140 n6

— 200 � 280 140 � 280 p6

— — 280 � 500 r6

— — > 500 r7

— 50 � 140 50 � 100 n6

— 140 � 200 100 � 140 p6

— > 200 140 � 200 r6

— — 200 � 500 r7

js6 (j6)Qualsiasi dimensione

Caricorotanteper

l’anellointerno ocarico didirezioneindetermi-

nata

Solo carichi assiali

Anello internoassialmente libero

sull’albero

Ruote su assalistazionari (es.

carrelli da forno)

Puleggetendicinghia,carrucole

Elettrodomestici,Pompe, Soffiatori,Mezzi di trasporto,

Macchinedi precisione,

macchine utensili

Applicazionigenerali, motori

elettrici di medie egrandi dimensioni,turbine, pompe,

cuscinetti di bancodi motori

endotermici,riduttori, macchineper la lavorazione

del legno

Boccole e motori ditrazione perapplicazioni

ferrotranviarie,veicoli industriali,macchinari di

cantiere, frantoi

Anello internoassialmente poco libero

sull’albero

Carichi leggerio variabili

[≤ 0.06 Cr (1)]

Carichi normali[da 0,06 a 0,13 Cr (1)]

Carico elevatoo carico d’urto[P>0,13 Cr (1)]

Qualsiasi dimensione

Utilizzare i valori g5 ed h5 solodove si richiede precisione.

La tolleranza f6 garantisce, nelcaso di grossi cuscinetti, una

maggiore libertà assialesull’albero.

È possibile utilizzare ivalori k6 e m6 anziché k5e m5 per i cuscinetti a rulliconici e per i cuscinetti asfere a contatto obliquoad una corona, dove nonè necessario considerare

la riduzione di giocodovuta all’accoppiamento

con interferenza.

È necessario che ilcuscinetto abbia un

gioco interno maggioredello standard.

Condizioni di carico Esempi applicativi

Esempi applicativi

Tolleranzadell’albero

Cuscinettiorientabili a duecorone di rulli

Cuscinettia sfere

Cuscinetti a rullicilindrici eda rulli conici

Note

Caricorotanteper

l’anelloesterno

RADIALLAGER MIT KEGLIGEN BOHRUNGEN UND HÜLSEN

Applicazionigenerali, boccoleper applicazioniferrotranviarie.

Qualsiasi tipo di carico Qualsiasi dimensioneAlberi di trasmissione,

mandrini permacchine per la

lavorazione del legno

h9/IT5

h10/IT7

I valori IT5 e IT7 indicanola precisione geometricache deve avere l’albero,ovvero gli scostamentiammessi per cilindricità

e circolarità.

Nota (1) Cr rappresenta il coefficiente di carico dinamico del cuscinetto (vedere Tabelle Dimensionali).Nota Le tolleranze consigliate in questa tabella sono valide soltanto per accoppiamenti con alberi pieni.

CUSCINETTI RADIALI CON FORO CONICO E RELATIVA BUSSOLA

CUSCINETTI RADIALI CON FORO CILINDRICO

Accoppiamenti consigliati per cuscinetti radiali con alberi

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NOTE

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cuscinetti volventi per riduttori industriali

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