8 Rotelle - Fait Group

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Rotelle
8.1 Prefazione
Le rotelle NIKO sono strutturate interamente come dei cuscinetti a singola corona di sfere o a doppia corona di sfere a
contatto obliquo. Queste possono sopportare carichi assiali in entrambe le direzioni ed elevati carichi radiali, grazie all'anello
esterno rinforzato. L'anello esterno e l'anello interno sono prodotti in acciaio per cuscinetti 100 Cr 6, durezza 58-62 HRC; alcune
esecuzioni sono fornibili anche in acciaio inossidabile AISI 440 C, durezza 58-60 HRC. La classe di tolleranza delle rotelle è quella
normale, secondo la norma ISO 492; il gioco radiale corrisponde al gioco normale (CN).
Esse si distinguono in rotelle non profilate e rotelle profilate.
8.2 Rotelle non profilate
Le rotelle non profilate possono essere ad una o a due corone di sfere. L'anello esterno può essere realizzato sia di forma sferica
sia di forma cilindrica. La superficie esterna bombata riduce la concentrazione del carico sugli spigoli nel caso di disallineamenti,
la forma cilindrica vanta però maggior capacità di carico come rullo di appoggio.
Generalmente vengono impiegate per scorrimenti su superfici piane. Alcune possibili applicazioni possono essere:
- rulli trasportatori
- perni folli di comando
- rulli di appoggio
- rulli spianatori per filo
Tipologie: Rotelle LR 2..NPP, LR2..RRU
Queste rotelle, ad una corona di sfere, sono fornibili nella duplice esecuzione:
- LR 2..NPP: cilindriche, con tenuta strisciante in gomma ricoperta da schermo in lamiera.
- LR 2..RRU: bombate, con tenuta strisciante in gomma ricoperta da schermo in lamiera, con anello interno allargato, che
ammette un maggior vano disponibile per il grasso. Le rotelle LR 2.. sono lubrificate a vita con grasso al sapone di litio secondo
DIN 51825 K3N-30.
Tipologie: Rotelle LR 52-53.. NPPU, LR 52-53.. KDD
Sono realizzate interamente come un cuscinetto doppia corona di sfere a contatto obliquo; grazie a tale conformazione
sono in grado di sopportare carichi assiali in entrambe le direzioni di elevata entità. Sono fornibili nella duplice esecuzione:
- LR 52-53.. NPPU: bombate, con tenuta strisciante in gomma ricoperta da schermo in lamiera.
- LR 52-53.. KDD: cilindriche, con schermi in lamiera non a contatto.
Le rotelle LR 52.. sono lubrificate a vita con grasso al sapone di litio secondo DIN 51825 K3N-30.
8.3 Rotelle profilate
Le rotelle profilate sono strutturate internamente come dei cuscinetti a doppia corona di sfere a contatto obliquo. Sull'anello
esterno è stato ricavato un profilo che permette lo scorrimento su alberi di precisione o su guide scanalate. La forma del profilo
ricavato può essere di tre tipologie:
- rotelle con profilo ad arco gotico, tipo R
- rotelle con profilo a V, tipo RV
- rotelle con profilo a W, tipo RM
Il loro maggiore impiego è su guide lineari.
Tipologie: Rotelle R, perni serie RC/RE
Le rotelle con profilo ad arco gotico R possono essere impiegate su scorrimenti con alberi da 4 mm fino a 50 mm di
diametro. Il contatto fra il profilo della pista di rotolamento e l'albero del sistema di guida avviene in due punti; il risultato è una
guida longitudinale e trasversale affidabile.
Il sistema di tenuta può essere composto da schermi ZZ oppure da tenute striscianti 2RD. Le rotelle R sono fornite lubrificate a
vita con grasso al sapone di litio; le esecuzioni con diametro esterno uguale o superiore a 52 mm sono fornite con un foro di
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lubrificazione nell'anello interno. Al fine di evitare problemi di miscibilità fra grassi, è opportuno inserire lo stesso grasso della
prima lubrificazione. I perni sono fornibili nella duplice esecuzione: concentrici RC ed eccentrici RE. I perni eccentrici RE e RE..
A1 permettono di eliminare il gioco nei sistemi di guida a rotelle. Le esecuzioni RC.. A1 ed RE..A1 sono caratterizzati da fori di
lubrificazione, che consentono il reingrassaggio delle rotelle di diametro uguale o superiore a 52 mm. I perni RC sono forniti
con rosetta, i perni RE sono forniti con rosetta e dado, le esecuzioni RC..A1 ed RE..A1 hanno in dotazione anche l'ingrassatore a
pressione e il cappelletto di chiusura.
Tipologie: Rotelle RV
Le rotelle RV hanno sull'anello esterno una scanalatura a 120°. Sono impiegate prevalentemente per scorrimenti su alberi, da
7 mm fino a 20 mm di diametro; anche in tal caso il contatto fra pista di rotolamento ed albero avviene in due punti. In alcune
applicazioni possono scorrere anche su guide profilate. Sono fornite schermate e lubrificate a vita con grasso al sapone di litio.
Tipologie: Rotelle con profilo a W, tipo RM
Le rotelle RM sono profilate con un apertura angolare di 90°. Sono progettate per scorrere su guide in acciaio rettilinee o
circolari aventi piste di scorrimento a cuspide speculare al profilo realizzato sulla rotella. In alcune applicazioni possono scorrere
anche sulle due superfici laterali esterne ricavate sull'anello esterno. Possono essere fornite nella duplice esecuzione con
schermi ZZ oppure con tenute striscianti 2RS; in entrambe i casi sono lubrificate a vita con grasso al sapone di litio.
Tipologie: Rotelle complete di perno
Queste rotelle sono fornite con il relativo perno eccentrico e/o concentrico. Esse possono avere un profilo ad arco gotico, a
V o cilindrico.
8.4 Capacità di carico e durata
Se le rotelle sono utilizzate su una pista piana si ha una deformazione elastica sull'anello esterno (vedi fig. 1).
Comparato ad un cuscinetto montato all'interno di un alloggiamento, le rotelle hanno le seguenti caratteristiche:
- distribuzione del carico nel cuscinetto modificata:
Si tiene conto di questo fenomeno utilizzando i fattori Cw e Cow nel calcolo della durata (vedi tabelle dimensionali).
- tensione flessionale sull'anello esterno:
Si tiene conto di questo fenomeno considerando i seguenti carichi radiali dinamici e statici limite Fr perm e For perm (vedi tabelle
dimensionali). Le tensioni flessioni non devono eccedere le massime deformazioni consentite del materiale.
Capacità di carico dinamico e durata
La capacità di carico dinamico di una rotella è determinata dal comportamento a fatica del materiale. La durata della rotella
è quindi definita come il periodo di utilizzo prima dell'insorgere dei primi segni di affaticamento. Al fine di quantificare l'attitudine
di una rotella a sopportare carichi dinamici, è stato introdotto il concetto statico di coefficiente di carico dinamico e di durata
nominale.
Calcolo della durata
La formula per il calcolo della durata nominale è la seguente:
L=
Cw
P
3
Lh =
833
H · nosz
·
Cw
P
3
Lh =
1666
Vm
·
Cw
P
3
scansione da inserire
Fig. 1
L: durata nominale, in 105 m, che il 90% di rotelle di uno stesso gruppo, soggette alle identiche condizioni operative, raggiunge
o supera prima che si manifesti lo sfaldamento delle superfici.
Lh (h):durata nominale in ore di esercizio.
Cw (N):coefficiente di carico dinamico effettivo: carico di entità e direzione costante per il quale un numero significativamente
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rappresentativo di cuscinetti uguali raggiunge una durata di 105 m.
P (N)= carico dinamico equivalente.
H (m)= corsa
nosz (min-1)= frequenza di oscillazione. Numero di cicli di andate e ritorno da una posizione estrema all'altra per minuto.
Vm (m/min)= velocità media di avanzamento
Carico radiale dinamico limite, Fr perm
In una verifica dinamica è opportuno controllare che non sia mai superato il carico radiale dinamico massimo, Fr perm.
Capacità di carico statico
La capacità di carico statico è indice del limite di deformazione plastica permanente dovuto ad un carico statico, oltre la quale
vengono ad essere pregiudicate le caratteristiche di funzionamento in termini di rumorosità e precisione.
Coefficiente di sicurezza statico
Il coefficiente di sicurezza statico, So, permette di stimare il massimo carico statico sopportabile dalla rotella.
So =
Cow
Pomax
So= coefficiente di sicurezza statico
Cow(N)= coefficiente di carico statico, per il quale si ha una deformazione permanente, nel punto di contatto più sollecito tra le
piste ed i corpi volventi, pari a 1/10000 del diametro delle sfere.
Po (N)= carico statico equivalente
Al fine di garantire una elevata precisione di funzionamento ed una bassa rumorosità è consigliabile mantenersi su valori di So-4.
Carico radiale statico limite, For perm
In una verifica statica, è opportuno controllare che non sia mai superato il carico radiale statico massimo, For perm.
8.5 Resistenza per attrito
Momento di attrito
Il momento di attrito dipende dal numero di giri, dal carico, dal tipo di lubrificante e dalla tipologia di rotella utilizzata. Visto la
molteplicità dei parametri in gioco, il calcolo del momento di attrito reale risulta essere molto complesso; esso comunque può
essere stimato con la formula sottostante:
Mr =
Mr (Nmm): momento di attrito rotella
f: coefficiente di attrito
Dm (mm): diametro medio rotella (d+D)/2
Fr (N): carico radiale
f · Fr · dm
2
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Tipo di rotella
f
Rotelle ad una corona di sfere
0.0015 : 0.002
Rotelle a doppia corona di sfere
0.002 : 0.003
8.6 Resistenza di avanzamento
La resistenza di avanzamento della rotella che avanza sul sistema di guida è data dalla seguente formula:
Fa =
2 · (fr · Fr + Mr)
D
Fa (M): resistenza di avanzamento
fr (mm): coefficiente di attrito di rotolamento fra rotella e pista in acciai temprato = 0,05 mm
D (mm): diametro estremo della rotella
Fr (N): carico radiale
Mr (Nmm): momento di attrito rotella
8.7 Temperatura di esercizio
La massima temperatura continuativa alla quale possono essere sottoposte le rotelle NIKO è 120°. Per temperature di
esercizio superiori si possono verificare modifiche strutturali permanenti, che comportano una diminuzione della durezza del
materiale (e conseguentemente della durata della rotella) e modifiche dimensionali inaccettabili.