Tecnologia dei cuscinetti - the site of NTN-SNR

Tecnologia dei cuscinetti
Caratteristiche dei cuscinetti
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Progettazione del cuscinetto
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Materiali e trattamenti superficiali
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39
39
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Conoscenza e follow-up qualità dei materiali
Materiali e trattamenti superficiali
Trattamento termico
Fabbricazione del cuscinetto
Formatura degli anelli del cuscinetto
Finitura del cuscinetto
Ciclo di fabbricazione standard
Varianti dei componenti
del cuscinetto
Anello interno
Alesaggio conico
Raggi di raccordo speciali
42
42
42
43
44
44
44
45
Definizioni
46
Altre varianti dell’anello
48
Gabbia
49
49
50
50
Materiali
Centraggio
Scelta di una gabbia speciale
Protezione e tenuta stagna
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Dispositivi di protezione e di tenuta stagna
esterni al cuscinetto
Altri tipi di guarnizioni
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Tecnologia dei cuscinetti
Caratteristiche dei cuscinetti
Progettazione del cuscinetto
La continua evoluzione delle prestazioni dei cuscinetti SNR e della loro durata di vita si basa
su un progresso tecnologico costante a tre livelli: la progettazione, il materiale e la fabbricazione.
Cuscinetto normalizzato
La progettazione si pone l’obiettivo di determinare la geometria interna del cuscinetto, rispettando un ingombro normalizzato. Il cuscinetto deve essere in grado di soddisfare il maggior
numero possibile di applicazioni, arrivando al miglior compromesso costi / prestazioni.
L’ottimizzazione verte sugli elementi che compongono il cuscinetto: corpi volventi (numero,
dimensioni, profilo), piste di rotolamento (profilo), gabbia (materiale, disegno), nonché sulle
guarnizioni di tenuta, tenendo conto:
• della resistenza meccanica dei materiali,
• dei mezzi di fabbricazione,
• del costo di produzione.
Cuscinetto specifico
Quando è necessario tecnicamente e possibile economicamente, il cuscinetto SNR può fornire una funzione più completa, sia mediante una caratteristica particolarmente sviluppata, sia
integrando un insieme di funzioni associate alla funzione rotazione: fissaggio, protezione,
lubrificazione, trasmissione, misura, …
L’adattamento rigoroso di questi cuscinetti all’applicazione offre vantaggi considerevoli,
ottenuti grazie ad un’ottimizzazione tecnica ed industriale. Esso consente inoltre, di salvaguardare una progettazione originale e più in generale, di accrescere le prestazioni dei Vostri
prodotti. Per questa ragione, Vi suggeriamo di consultare il Vostro interlocutore SNR per
studiare congiuntamente questo approccio molto interessante.
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Materiali e trattamenti superficiali
Conoscenza e follow-up qualità dei materiali
SNR effettua ricerche approfondite sulla resistenza degli acciai in collaborazione con gli operatori del settore siderurgico. Per ogni classe, abbiamo definito specifiche estremamente precise ed esigenti, che vertono sui punti seguenti:
• la modalità di trattamento dell’acciaio,
• la composizione chimica,
• la durezza, l’attitudine all’indurimento da tempra,
• la macrostruttura e lo stato macrografico,
• la microstruttura e la micropulizia,
• la resistenza,
• la presentazione del prodotto,
• le condizioni di ricevimento e di controllo.
Il controllo preliminare del materiale è eseguito mediante esame metallografico e spettrografico, completato da prove al banco.
Presentiamo di seguito i materiali ed i trattamenti superficiali più correntemente utilizzati. Gli
interlocutori SNR sono a Vostra completa disposizione per studiare insieme le soluzioni che
rispondono meglio alle Vostre specifiche.
Materiali e trattamenti superficiali
Applicazioni standard
Requisiti
Proposte
◗ Resistenza elevata alla fatica e
all’usura.
◗ Può accettare una durezza identica
tra nucleo e superficie.
◗ 100Cr6 (AFNOR): acciaio al cromo ad alta concentrazione di carbonio.
Questo acciaio, utilizzato molto correntemente, presenta numerosi vantaggi:
pulizia, attitudine alla tempra senza carburazione, flessibilità del trattamento
termico.
Il nostro follow-up qualità continuo dei materiali ci ha consentito di incrementare in modo importante, la resistenza di questo tipo di acciaio.
◗ Composizione chimica
◗ Caratteristiche
meccaniche
C
Si
Mn
Cr
dal 0,98 al 1,10%
dal 0,15 al 0,35%
dal 0,25 al 0,45%
dal 1,30 al 1,60%
Coefficiente di dilatazione: C1=12 x10-6 mm/mm/°C
Modulo di elasticità:
E = 205 000 N/mm2
Modulo di Poisson:
η = 0,3
◗ 100 Cr6 rifuso sottovuoto, nel momento in cui è assolutamente necessario
ottenere un miglioramento delle prestazioni nell’ambito di uno stesso ingombro.
◗ XC68 per i cuscinetti realizzati a partire da acciaio in bobina.
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Tecnologia dei cuscinetti
Caratteristiche dei cuscinetti
(seguito)
Applicazioni specifiche
Requisiti
Proposte
◗ Resistenza elevata alla fatica e
all’usura.
◗ Resilienza elevata al nucleo.
◗ Acciaio 100Cr6 con tempra superficiale delle piste di rotolamento
e delle superfici utili (ad esempio, facce d’appoggio), mantenendo il nucleo
del pezzo allo stato metallurgico iniziale.
◗ Acciai di cementazione.
◗ Tenuta ad alta temperatura.
◗ Acciaio 100Cr6 con trattamento termico di stabilizzazione.
Per i cuscinetti realizzati in quantità limitata:
◗ Acciaio E80DCV40 (AFNOR ) o M50 (AISI) detto "rapido" elaborato e rifuso
sottovuoto quando è possibile accettare una durezza identica tra nucleo e superficie.
◗ Acciai da cementazione ad alta temperatura.
◗ Acciai di nitrurazione qualora i cuscinetti siano moderatamente caricati.
◗ Miglioramento della resistenza
all’usura delle superfici esterne del
cuscinetto.
◗ Trattamenti superficiali antiusura tipo fosfatazione, cromatura dura,
brunitura o di altra natura, secondo specifiche.
◗ Miglioramento della resistenza alla
corrosione.
◗ Trattamenti superficiali tipo Zincatura elettrolitica o altro, secondo
specifiche.
◗ Acciai inossidabili.
◗ Miglioramento della resistenza alla
corrosione da contatto tra l’albero
o l’alloggiamento ed il cuscinetto.
◗ Trattamenti superficiali tipo deposito di rame o di cromatura dura sulle
superfici esterne del cuscinetto.
◗ Lubrificazione in quantità
ridottissima oppure lubrificazione
tramite l’ambiente circostante
(benzina, gasolio, …).
◗ Utilizzo di sfere in ceramica.
◗ Trattamenti superficiali autolubrificanti tipo Argento + bisolfuro di
molibdeno o altro per cuscinetti debolmente caricati.
◗ Incremento della resistenza
all’inquinamento.
◗ I contatti tra SNR e gli operatori del settore siderurgico hanno consentito la
messa a punto di un acciaio per cuscinetti meno sensibile all’inquinamento.
Questo acciaio, di una composizione chimica e di una microstruttura particolari, necessita di un trattamento termico idoneo. Questo nuovo materiale
concilia una durezza importante in superficie per resistere all’usura ed una
duttilità della matrice che consente di ridurre il rischio di fessurazione, pur
conservando una buona stabilità dimensionale.
Trattamento termico
Il principio del trattamento termico dell’acciaio per cuscinetti consiste nel fornirgli una struttura
martensitica che gli conferisca:
• la durezza richiesta (circa 62 HRc),
• la resistenza alla fatica,
• la stabilità dimensionale,
necessarie per coprire la maggior parte delle applicazioni.
Prima della tempra, comprende una fase di austenizzazione ad alta temperatura al di sopra del
punto di trasformazione.
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Tipi di trattamenti
SNR ha definito, di serie, diversi tipi di tempra dell’acciaio 100Cr6 adatti alle esigenze
dell’applicazione.
Ad esempio:
La tempra martensitica profonda che consente di ottenere, con l’ausilio di rinvenimenti scelti
in modo appropriato, compromessi perfettamente equilibrati e gestiti tra l’attitudine a resistere
alle sollecitazioni di Hertz e la stabilità dimensionale, quindi il mantenimento della precisione
geometrica dei cuscinetti nelle condizioni più generali di utilizzo.
La tempra superficiale delle piste di rotolamento e delle superfici utili (ad esempio, facce
d’appoggio), mantenendo il nucleo del pezzo allo stato metallurgico iniziale.
La tempra bainitica profonda che consente di ottenere nella massa e sulle piste, un compromesso interessante tra la durezza e la tenacità.
Stabilità dimensionale dell’acciaio ed influenza sul gioco del cuscinetto
L’acciaio temprato a struttura
martensitica contiene sempre
una percentuale di austenite
residua che ne limita l’utilizzo
in un intervallo di temperatura
compreso tra circa - 20°C
e + 150°C.
A bassa temperatura
γ
α
α
α' + ε Liberazione del carbonio (e)
Trasformazione dell’austenite residua
in martensite
Variazione dimensionale
γ
Ư
Ø
α
1
3
α
◗ la tempra prosegue e l’austenite residua (γ) si trasforma in martensite secondaria
(α) ed aumenta il volume specifico dell’acciaio.
γ
3 +
4
1
Ad alta temperatura
α
◗ la trasformazione dell’austenite (γ-->α) residua apporta
un aumento del volume
specifico dell’acciaio (1)
◗ l’impoverimento della martensite mediante liberazione
del carbonio (ε) conduce ad
una diminuzione del volume
specifico dell’acciaio (2)
+2
α' +
ε
α
α'
4
+ε
2
Effetto di una temperatura elevata
Effetto di una temperatura moderata
Questi due fenomeni irreversibili si compensano soltanto in modo molto parziale. Il cuscinetto subisce una variazione dimensionale la cui ampiezza e velocità dipendono dal tempo di mantenimento alla sua temperatura
di funzionamento, provocando una modifica dei serraggi albero - cuscinetto e cuscinetto alloggiamento e quindi, del gioco di funzionamento.
Oltre la temperatura normale di + 150°C, si considera che la variazione dimensionale dell’acciaio
non sia più trascurabile e si utilizzano dei cuscinetti che avranno subito un trattamento termico
speciale detto “di stabilizzazione”, il quale riconduce le variazioni dimensionali ad un livello
compatibile con le applicazioni.
Consultare SNR.
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Tecnologia dei cuscinetti
Caratteristiche dei cuscinetti
(seguito)
Fabbricazione del cuscinetto
SNR ha sviluppato un sistema efficace di controllo qualità in fase di produzione, basato
sull’autocontrollo e sul follow-up dei nostri processi (SPC) in modo continuo. Questo sistema
consente di assicurare l’ottima qualità dei nostri prodotti nel tempo, mediante la corretta
gestione e padronanza di tutti i componenti del processo (mezzi, metodi, manodopera,
ambiente e materiale).
Formatura degli anelli del cuscinetto
La formatura degli anelli del cuscinetto è ottenuta:
• mediante taglio,
• mediante deformazione (forgiatura, rullatura, imbutitura).
La deformazione del metallo consente una disposizione delle fibre parallela alla pista di rotolamento favorevole alla resistenza alla fatica, quindi
alla durata. Lo sviluppo delle tecniche di deformazione è legato all’ottenimento del miglior rapporto costi - prestazioni.
Finitura del cuscinetto
La finitura determina la qualità delle superfici degli elementi in contatto,
qualità fondamentale dal punto di vista della resistenza alle sollecitazioni
e della lubrificazione.
La qualità si ottiene su tre livelli:
◗ Geometria: forme, microgeometria delle superfici di contatto
(curvature, profili...)
Per i cuscinetti a rulli, la ripartizione degli sforzi a livello dei contatti rulli
- anelli non è distribuita in maniera omogenea e dipende:
• dai carichi applicati,
• dai disallineamenti imposti al cuscinetto,
• dalle geometrie in contatto.
La realizzazione di profili corretti per i cuscinetti a rulli consente:
• di migliorare la ripartizione degli sforzi sulle generatrici dei rulli,
• di evitare le sovrasollecitazioni alle estremità.
Per i cuscinetti a sfere, l’adattamento delle curvature alle condizioni di
funzionamento consente l’ottimizzazione della geometria del cuscinetto, quindi una diminuzione della coppia di attrito ed un incremento della
durata di vita.
◗ Stato superficiale
◗ Stato metallurgico: il processo di lavorazione deve rispettare le qualità metallurgiche superficiali
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Ciclo di fabbricazione standard
Operazione
Anelli
Corpi volventi
Gabbia
Tubi, barre
Fili
Fogli (in bobina)
Taglio e stampaggio
del pezzo grezzo
Imbutitura delle gabbie
in lamiera
Materiale
Tornitura
Fucinatura
Formatura
Sgrossatura
Rullatura
Stampaggio delle gabbie
in materiale plastico
Tornitura delle gabbie massicce
Tempra
40°C
Trattamento
termico
830°C
Austenizzazione
Anello esterno
170°C
Rinvenimento
Rettifica
Anello interno
Finitura
Rettifica su mola
Levigatura mediante pasta
abrasiva tra 2 piastre
Mola
Cilindro di
trascinamento
Superfinitura
Montaggio
del
cuscinetto
Lavaggio, Marcatura,
Controllo finale, Imballaggio
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Tecnologia dei cuscinetti
Varianti dei componenti del cuscinetto
Anello interno
Questo capitolo illustra le caratteristiche particolari di esecuzione che possono modificare il
cuscinetto normalizzato o i cuscinetti progettati per un’applicazione specifica. Alcune di
queste modifiche sono di esecuzione corrente, mentre altre possono essere realizzate su
richiesta.
Alesaggio conico
L’alesaggio conico è generalmente utilizzato nel
momento in cui si desidera montare il cuscinetto
su un albero ad ampia tolleranza con una bussola
conica di serraggio la cui conicità è generalmente
pari a 1/12, oppure nel momento in cui si impone
l’utilizzo di una bussola di smontaggio.
In determinate applicazioni speciali (macchine per
carta, laminatoi...), l’anello interno è montato su
una sede conica dell’albero. È quindi possibile
determinare il gioco in maniera molto precisa,
mediante lo spostamento dell’anello interno su
quest’ultimo elemento.
La conicità normale 1/12 è simboleggiata dal
suffisso K.
La conicità speciale 1/30 è simboleggiata dal
suffisso K30.
L’alesaggio di conicità 1/12 è realizzato di serie
su:
• i cuscinetti orientabili a sfere,
• i cuscinetti orientabili a rulli.
Tuttavia, nelle serie 240xx e 241xx, si realizza
l’alesaggio di conicità 1/30.
Le dimensioni delle bussole coniche sono indicate
nella rubricatura Bussole ed accessori.
Si noti che, in occasione di un montaggio con bussola, il diametro dell’albero è inferiore all’alesaggio
nominale del cuscinetto di 5 mm o di un multiplo
di 5, secondo la dimensione del cuscinetto.
44
d
d = diametro
di alesaggio minimo
Raggi di raccordo speciali
In determinati montaggi, un raggio di raccordo speciale può contribuire a semplificare il montaggio ed a ridurne i costi.
Raggio di raccordo incrementato
Un raggio di raccordo incrementato consente, sopprimendo la rondella di spallamento del
cuscinetto, di aumentare la rigidità dell’albero, di ridurre la lunghezza dell’asse e di evitare la
concentrazione di sollecitazioni.
Esempio: montaggio dei cuscinetti sugli assali delle ruote.
Superficie
di appoggio P
Superficie
di appoggio P
Raggio di raccordo
aumentato
Raggio di raccordo normale
e rondella di spallamento
Raggio di raccordo ridotto
Consente di accettare diametri di spallamento più ridotti, conservando una superficie d’appoggio
opportuna. È altresì interessante nel caso di uno spallamento realizzato con un anello di arresto.
Superficie
d’appoggio P
Superficie
d’appoggio P
Ø di spallamento
d2
Ø di spallamento
ridotto d2
Spallamento necessario con raggio
di raccordo normale
Raggio di raccordo ridotto
su anello interno
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Tecnologia dei cuscinetti
Varianti dei componenti del cuscinetto
Definizioni
Diametro esterno sferico
Per cuscinetti destinati ad essere montati su
supporti (oppure flangie) autoallineanti (cuscinetti
a sfere a contatto radiale ad una corona di sfere)
Spessore aumentato
Questo rinforzo consente al cuscinetto di adempiere ad una funzione di rotella, poiché l’anello
esterno scorre direttamente su una pista. L’anello,
di profilo rettilineo o speciale, è in generale oggetto
di un trattamento termico e di un trattamento
superficiale adatti, destinati a rinforzarne la
resistenza agli urti ed alle deformazioni.
Rivestimenti speciali
In determinate applicazioni (carichi ridotti, velocità
ridotte), il sovrastampaggio o l’adattamento di
materie sintetiche direttamente sull’anello esterno
consente di realizzare delle rotelle di forma complessa ed a funzionamento silenzioso.
Scanalatura e fori di lubrificazione
Questa variante, destinata a facilitare la lubrificazione, è realizzata sui cuscinetti orientabili a rulli
(suffisso W33), ad eccezione della serie 21300.
46
(seguito)
Scanalatura per anello di arresto
Questa scanalatura è destinata a ricevere un anello
di arresto che consente di posizionare e di fissare
il cuscinetto assialmente.
La scanalatura (suffisso N) ed il sistema scanalatura + anello di arresto (suffisso NR) sono normalizzati (ISO 464). Le quote della scanalatura e le
quote di montaggio sono fornite nell’”Elenco dei
Cuscinetti Standard” ad una corona di sfere.
Flangia
Questa flangia sostituisce il sistema scanalatura
+ anello di arresto, quando lo spessore dell’anello
non permette la realizzazione della scanalatura.
Raggi di raccordo ridotti
Gli anelli esterni possono essere realizzati con
raggi di raccordo ridotti, come per gli anelli interni
e per le stesse ragioni.
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Tecnologia dei cuscinetti
Varianti dei componenti del cuscinetto
(seguito)
Altre varianti dell’anello
La flessibilità dei mezzi di produzione di SNR consente di associare la progettazione del cuscinetto e dei pezzi circostanti, allo scopo di semplificare il montaggio, di diminuire il numero di
pezzi, nonché di aumentare le prestazioni, con:
• bride e flangie con fori di fissaggio lisci o filettati,
• ingranaggi ricavati negli anelli,
• ...
Cuscinetti specifici
Cuscinetti normalizzati
Numero di pezzi e costo
del montaggio ridotti
Montaggio semplificato
Maggiore rigidità
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Gabbia
La funzione della gabbia consiste nel separare i corpi volventi e nel mantenere la loro equidistanza per ridurre l’attrito ed il riscaldamento al minimo.
Adempie anche altre funzioni complementari importanti:
• rendere solidali i corpi volventi con un anello nel caso di cuscinetti ad elementi separabili:
cuscinetti a rulli conici e cilindrici o cuscinetti orientabili,
• agevolare lo scorrimento dei corpi volventi,
• ...
Materiali
Le gabbie sono realizzate in molteplici materiali e con diversi processi di fabbricazione.
Per ciascun cuscinetto, esiste un tipo di gabbia definita “standard”. Quest’ultima ha sempre
dimostrato la sua validità in esercizio, ed è ritenuta essere la migliore in termini di progettazione per la maggior parte delle applicazioni. La gabbia standard per cuscinetti di grandi dimensioni può essere differente da quella dei cuscinetti di piccole dimensioni in una stessa serie,
tenuto conto dei diversi campi d’applicazione, delle possibilità di fabbricazione e dei costi. Nel
momento in cui una gabbia diventa standard, il suo “tipo” non è più individuato da un suffisso
specifico nella designazione del cuscinetto SNR.
Gabbie stampate in materiale sintetico
Il materiale più utilizzato attualmente è il poliammide 6/6
caricato con fibre di vetro.
Queste gabbie presentano caratteristiche meccaniche interessanti: coefficiente di attrito ridotto, elasticità e buona
resistenza agli urti ed alle vibrazioni. Inoltre, lo stampaggio
consente di ottenere forme adatte e precise che migliorano
lo scorrimento dei corpi volventi. A causa dell’evoluzione
rapida dei materiali di sintesi, si consiglia di consultare SNR
per conoscere in maniera precisa le condizioni di impiego
di queste gabbie.
gabbia stampata
aperta
(materiale sintetico)
gabbia stampata
chiusa
(materiale sintetico)
gabbia rivettata
o saldata
gabbia aggraffata
gabbia lavorata
gabbia lavorata
I cuscinetti SNR standard stagni o protetti possono usufruire di questo tipo di gabbia e di un lubrificante compatibile.
Gabbie in lamiera imbutita, acciaio dolce, ottone
In un pezzo o in due pezzi rivettati, aggraffati o saldati.
Queste gabbie possono subire un trattamento superficiale
destinato a migliorarne il coefficiente di attrito.
Gabbie lavorate: resina fenolica, leghe di rame
(ottone), leghe di alluminio
Per le gabbie di grandi dimensioni fabbricate in piccole
quantità, è spesso la gabbia lavorata in ottone ad essere
standard: in questo caso, il simbolo del cuscinetto è sempre
seguito dal suffisso di gabbia (M, MA, MB).
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Tecnologia dei cuscinetti
Varianti dei componenti del cuscinetto
(seguito)
Centraggio
Le gabbie possono essere centrate:
sui corpi volventi (la maggior
parte delle gabbie in lamiera
e delle gabbie stampate)
sull’anello interno
del cuscinetto
sull’anello esterno
del cuscinetto
La scelta del centraggio dipende dai parametri di funzionamento del cuscinetto, dalle vibrazioni, dagli urti, dalle alte velocità, dalle variazioni di velocità, ecc…
Scelta di una gabbia speciale
La scelta di una gabbia speciale avverrà in funzione dei parametri di funzionamento particolari
del cuscinetto: temperatura, lubrificazione, vibrazioni, accelerazioni e decelerazioni brusche,
difetti di allineamento albero - alloggiamento.
Vedi tabella a lato.
Per determinate applicazioni in cui si ricerca un incremento importante della capacità di carico
dinamico (riduttori, scatole cambio di velocità...) o della capacità di carico statico (rotelle,
pulegge...), è possibile utilizzare cuscinetti speciali senza gabbia.
Da notare che la velocità limite di questo tipo di cuscinetto è più ridotta rispetto a quella
del cuscinetto standard corrispondente. La sua lubrificazione richiede una particolare
attenzione a causa dell’attrito relativo dei corpi volventi.
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Gabbia stampata
Gabbia imbutita in lamiera
d’acciaio o in ottone
Gabbia lavorata
in ottone
Gabbia lavorata
in resina fenolica
◗ Quella del cuscinetto
◗ Quella del cuscinetto
◗ Consente di aumentare
la velocità limite del
cuscinetto
◗ Generalmente centrata
su un anello, consente
di aumentare la velocità
limite del cuscinetto
◗ Non limita la
temperatura
di funzionamento
del cuscinetto
◗ Non limita
la temperatura
di funzionamento
del cuscinetto
◗ 110°C max. in utilizzo
continuo
Temperatura
◗ Poliammide 6/6:
120°C in modo continuo,
150°C intermittente
◗ Altri materiali,
consultare SNR
◗ Contatto metallo /
metallo, quindi sensibile
alla lubrificazione
◗ Buon coefficiente di
attrito ottone / metallo
Lubrificazione
◗ Buon coefficiente
di attrito
◗ Buon comportamento
in caso di lubrificazione
carente
◗ Eccellente coefficiente
di attrito
◗ Gabbia impregnata di
olio, quindi lubrificazione
ottimale del cuscinetto
◗ Eccellente
comportamento
- Leggerezza
- Elasticità
◗ Limitata da:
- resistenza meccanica
- modalità di assemblaggio
- eventuale sbilanciamento
◗ Eccellente
comportamento
◗ Mantiene la centratura,
nonostante eventuali
sbilanciamenti dinamici
◗ Buon comportamento
con gabbia centrata su
un anello
◗ Debole inerzia
◗ Buon bilanciamento
Accelerazioni
e decelerazioni
brusche
◗ Eccellente
comportamento
- Leggerezza
- Elasticità
◗ Rischio di rottura della
gabbia
◗ Resistenza meccanica
elevata, ma:
- bassa flessibilità
- inerzia elevata
◗ Eccellente
comportamento:
- debole inerzia
- buona resistenza
meccanica
Difetti di allineamento alberoalloggiamento
◗ Eccellente comportamento
- Elasticità
◗ Rischio di rottura della
gabbia
◗ Utilizzo
non raccomandato
◗ Utilizzo
non raccomandato
◗ Costo elevato
◗ Riservata generalmente
ai cuscinetti ad alta
velocità e/o di alta
precisione
◗ Costo elevato
◗ Riservata generalmente
ai cuscinetti ad alta
velocità e/o di alta
precisione
Velocità limite
Resistenza
alle vibrazioni
Osservazioni
◗ Gabbia che sostituisce
la gabbia in lamiera
per numerosi tipi di
cuscinetti
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Tecnologia dei cuscinetti
Protezione e tenuta stagna
Le parti attive del cuscinetto, vale a dire corpi volventi, piste di rotolamento e gabbia, devono
sempre rimanere perfettamente pulite e ben lubrificate. La protezione e la tenuta stagna hanno
la funzione di assicurare la permanenza di questi due fattori vitali per la durata di vita del
cuscinetto, impedendo agli agenti inquinanti di penetrare nel cuscinetto, trattenendovi il grasso.
Sono normalmente utilizzati due tipi di protezioni per i cuscinetti:
Le protezioni senza attrito
Questi dispositivi sono basati sull’effetto prodotto tramite una distanza
ridotta tra componenti volventi ed elementi fissi. In pratica, queste
protezioni non danno luogo ad alcun attrito e ad alcuna usura. Esse
sono particolarmente idonee per le alte velocità di rotazione e per le
temperature elevate. La loro efficacia può essere rinforzata iniettando
del lubrificante nella zona di sfioro degli elementi in moto relativo.
Le guarnizioni con attrito (contatto)
La guarnizione esercita una pressione sulla superficie coniugata, in
generale tramite un labbro. In questo modo, si evita la penetrazione
delle impurità e dell’umidità e/o le perdite di lubrificante.
La pressione può essere prodotta:
• mediante l’elasticità del materiale della guarnizione ed il serraggio
appropriato tra il labbro e la sua superficie di appoggio,
• oppure, mediante lo sforzo esercitato da una molla incorporata sul
perimetro della guarnizione.
Guarnizioni standard
Deflettori
Guarnizioni speciali
SNR propone una vasta gamma diversificata di protezioni e di tenute stagne, sia
totalmente integrate al cuscinetto, sia rinforzate mediante un labbro frontale.
Secondo le applicazioni, è possibile sostituire o rinforzare questi dispositivi mediante
una protezione indipendente del cuscinetto.
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Dispositivi di protezione e di tenuta stagna esterni
al cuscinetto
Secondo le applicazioni, i dispositivi di protezione o di tenuta stagna integrati ai cuscinetti
possono essere sostituiti o rinforzati da una protezione indipendente dal cuscinetto. I dispositivi di protezione indipendenti del cuscinetto sono ad attrito oppure non ad attrito. Possono
essere associati per ottenere una protezione più efficace.
Dispositivi ad attrito
Effetto radiale
Effetto assiale
Dispositivi non ad attrito
Tipo
Feltro
Velocità
lineare
massima
(m/sec)
Temperature
di utilizzo
(°C)
Disallineamento
massimo
4
-40
+110
0,01 rad
0,5°
Durezza Min. 30HRc
Sede
o 300 HV
della
Stato della
guar- superficie
3,2 µm
nizione (sede)
Guarnizione
metalloplastica
Protezione
meccanica
◗ Nitrile acrilico
NBR: 15
◗ Poliacrilato
ACM: 18
◗ Elastomero
fluorato FKM: 20
◗ Nitrile acrilico
NBR -30 +110
◗ Poliacrilato ACM
-10 +170
◗ Elastomero
fluorato FKM
-40 +200
Guarnizione a
labbro frontale Scanalature
16
-40
+150
-40
0,001 rad
0,06°
+110
0,01 rad
0,5°
0,01 rad
0,5°
0,02 rad
1°
0,001 rad
0,06°
0,001 rad
0,06°
Min. 40HRc
o 450 HV
Sede
integrata
alla
guarnizione
3,2 µm
0,8 µm
(albero)
◗ 3 scanalature min.
◗ Gioco tra
albero e
alloggiamento da
0,3 a 0,5 mm
per Ø < 50
0,8 a 1,2 mm
per Ø > 50
0,8 µm
(albero)
◗ Gioco diametrale da
0,3 a 0,5 mm
per Ø < 50
0,8 a 1,2 mm
per Ø > 50
◗ Gioco assiale
da 1 a 2 mm
per Ø < 50
2 a 4 mm
per Ø > 50
◗ Organo di
precisione
◗ Alta
velocità
◗ Ambiente
poco
inquinato
◗ Grasso
◗ Olio
0,8 µm
◗ Impregnare
il feltro
nell’olio a
80°C prima
del
montaggio
◗ Gole
normalizzate
◗ Prevedere uno
smusso
sull’albero per
facilitare
l’inserimento
dei labbri
◗ Lubrificare
le sedi e le
guarnizioni prima
del montaggio
◗ Questa
guarnizione
può
sopportare
pressioni
relativamente
importanti
◗ L’utilizzo di
guarnizioni
in elastomero
fluorato
consente di
estendere
l’intervallo di
temperatura
e di velocità
◗ Supporti
in due parti
◗ Generale
◗ Tenuta
stagna ai
fluidi
◗ Tenuta
stagna
rinforzata
all’inquinamento
◗ Grasso
◗ Grasso
◗ Olio
◗ Grasso
◗ Olio
◗ Grasso
Applicazioni
Lubrificazione
raccomandata
Deflettore
7
(Ra max)
Punti
particolari
Labirinto
53
◗ Organo di
precisione
◗ Alta
velocità
◗ Ambiente
poco
inquinato
◗ Grasso
◗ Olio
◗ Utilizzato per
rafforzare un
altro tipo di
tenuta stagna
contro
l’inquinamento
◗ Agisce per
centrifugazione
Tecnologia dei cuscinetti
Protezione e tenuta stagna
(seguito)
Altri tipi di guarnizioni
È possibile integrare altri tipi di tenute stagne nel cuscinetto.
Questa integrazione offre, per numerose applicazioni, un risparmio di spazio e di volume,
consentendo così una diminuzione del costo della funzione tenuta stagna.
Alcuni esempi di realizzazione:
Anello di tenuta stagna radiale a molla
Gli anelli di tenuta stagna con labbro radiale muniti di
una molla sono idonei per numerose applicazioni
industriali. Sono particolarmente idonei per una
tenuta stagna all’olio, ma possono altresì essere
utilizzati con i cuscinetti lubrificati a grasso.
Questo tipo di tenuta stagna può anche essere munita
di un labbro di protezione contro le polveri o lo sporco
esterni.
Guarnizione ad anello (OR)
È possibile integrare le guarnizioni ad anello (OR) al cuscinetto
per assicurare una tenuta stagna statica con olio o con grasso.
Guarnizione lineare
Guarnizione formata da uno o più labbri in elastomero non
armato.
La guarnizione lineare estrusa può adattarsi a cuscinetti di
diametri diversi.
Questo tipo di guarnizione è perfettamente idoneo per cuscinetti lubrificati a grasso.
Molto utilizzata nell’ambito della robotica.
Guarnizione metallica lappata
Per tutte le applicazioni esposte a forti sollecitazioni d’usura
dovute al fango, alla sabbia o alla polvere, è possibile integrare al cuscinetto una guarnizione metallica lappata.
Queste guarnizioni sono composte da due anelli metallici ad
attrito, montati in maniera elastica con due guarnizioni ad anello.
Questo tipo di tenuta stagna è particolarmente idoneo per le
applicazioni nei settori movimento terra (pale meccaniche gommate o cingolate, battipista, ...), trattamento inerti e minerario.
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