I CUSCINETTI - Spostamento assiale

I CUSCINETTI

Scelta del tipo di cuscinetto

Ciascun tipo di cuscinetto presenta delle proprietà caratteristiche, che dipendono dalla sua conformazione e che lo rendono più o meno adatto ad una data applicazione.

Nella scelta del tipo di cuscinetto, si devono prendere in considerazione molti fattori, tanto che non si possono dare delle regole. Inoltre, anche la scelta finale è influenzata dal costo totale del gruppo meccanico che comprende i cuscinetti e da considerazioni di disponibilità a magazzino.

Altri criteri importanti da considerare quando si progetta un gruppo meccanico con cuscinetti sono: la capacità di carico e di durata, attrito, velocità ammissibili, lubrificazione, tenute ecc..

_Spazio disponibile

In molti casi, una delle principali dimensioni del cuscinetto è gia prefissata dal progetto della macchina. Quando lo spazio in senso radiale è limitato, vanno scelti cuscinetti con piccola sezione; quando lo spazio è limitato in senso assiale, si possono usare serie di cuscinetti ad una corona di rulli cilindrici o di cuscinetti radiali a sfere.

_Carichi

L'entità del carico è il fattore che di solito determina la dimensione del cuscinetto. Generalmente i cuscinetti a rulli sono in grado di sopportare carichi maggiori rispetto a quelli a sfere di pari dimensioni d'ingombro.

Spesso i carichi cui sono sottoposti i cuscinetti sono carichi combinati; essi sono costituiti da una componente radiale e da una componente assiale agenti contemporaneamente.

Solitamente tutti i cuscinetti possono sopportare un certo carico assiale in aggiunta a quello radiale.

L'attitudine di un cuscinetto a reggere il carico assiale è determinata dal suo angolo di contatto, maggiore è il quale, più adatto è il cuscinetto per i carichi assiali.

_Disallineamento

I disallineamenti tra albero ed alloggiamento avvengono quando il primo s'inflette per effetto del carico di lavoro.

I cuscinetti rigidi non possono reggere alcun disallineamento; i cuscinetti orientabili sono, invece, quelli adatti per sopportare i disallineamenti che si verificano alla presenza dei carichi di lavoro e possono anche compensare gli errori d'allineamento che provengono dalla lavorazione o dal montaggio.

_Precisione

I cuscinetti costruiti con precisione superiore al normale sono richiesti dalle applicazioni che devono avere un'elevata precisione di rotazione (es. mandrini delle macchine utensili) o da quelle che comportano velocità di lavorazione molto elevate.

_Velocità

La velocità cui possono funzionare i cuscinetti volventi è limitata alla temperatura di lavoro ammissibile. Di conseguenza i tipi di cuscinetti che hanno un basso attrito, sviluppando meno calore, sono pertanto i più adatti per funzionare ad alta velocità.

_Silenziosità

In certe applicazioni il rumore prodotto in funzionamento può condizionare in modo rilevante la scelta di un cuscinetto. Per tali applicazioni i cuscinetti consigliati sono quelli radiali a sfere.

_Rigidezza

La rigidezza di un cuscinetto volvente è caratterizzata dall'entità della deformazione elastica nel cuscinetto sottoposto a carico. La rigidezza è un fattore molto importante nei mandrini delle macchine utensili o nei pignoni. I cuscinetti a rulli hanno una rigidezza maggiore rispetto a quelli a sfere.

_Spostamento assiale

Un albero o un altro elemento di macchina è generalmente appoggiato su un cuscinetto di vincolo e su un cuscinetto non di vincolo. I cuscinetti di vincolo assicurano l'ancoraggio assiale in entrambe le direzioni. I cuscinetti non di vincolo devono permettere i movimenti in senso assiale.

I cuscinetti più idonei per quest'ultimi comprendono i tipi con anello senza orsetti. Tali cuscinetti permettono lo spostamento assiale dei corpi volventi rispetto ad una delle piste, e pertanto entrambi gli anelli possono essere montati con interferenza.

Applicazione dei cuscinetti

_Bloccaggio radiale dei cuscinetti

Se si intende sfruttare in pieno le capacità di carico di un cuscinetto, i rispettivi anelli devono essere sostenuti su tutta la loro circonferenza e per l'intera larghezza della pista. L'appoggio deve essere solido ed uniforme. Ciò esige che le sedi siano eseguite con l'opportuna precisione.

Inoltre gli anelli devono essere fissati in modo sicuro per evitare il danneggiamento dei cuscinetti stessi e delle parti che lo accolgono.

Un bloccaggio in senso radiale soddisfacente ed un appoggio adeguato si possono ottenere con un'interferenza adeguata. Tuttavia quando è indispensabile consentire ai cuscinetti non di vincolo il movimento in senso assiale, tale interferenza non si può adottare.

_Scelta degli accoppiamenti

_ENTITA' DEL CARICO

Il grado d'interferenza deve essere commisurato all'entità del carico: maggiore è il carico, maggiore è l'interferenza necessaria.

_GIOCO INTERNO DEL CUSCINETTO

Quando l'anello di un cuscinetto è montato con interferenza sull'albero esso provoca una diminuzione del gioco interno del cuscinetto tale da richiedere un cuscinetto con gioco iniziale superiore a quello normale, per evitare un precarico del cuscinetto stesso.

_CONDIZIONI TERMICHE

Bisogna tener conto con cura delle differenze di temperatura e del senso di proazione del calore.

_ESIGENZE RELATIVE ALLA PRECISIONE DI MARCIA

Per ridurre la cedevolezza e le vibrazioni occorre generalmente evitare accoppiamenti liberi per quei cuscinetti che devono avere un alto grado di precisione di marcia.

_FACILITA' DI MONTAGGIO E DI SMONTAGGIO

Normalmente i cuscinetti con accoppiamento libero sono più facile da montare e da smontare di quelli con accoppiamento forzato.

_Bloccaggio assiale dei cuscinetti

Per il bloccaggio assiale dell'anello di un cuscinetto non è sufficiente solo un accoppiamento con interferenza; in ogni caso è necessario un sistema adatto per ancorare l'anello assialmente.

Nei cuscinetti di vincolo assiale occorre bloccarne entrambi gli anelli da ambedue i lati.

_Sistemi di bloccaggio

Gli anelli montati con interferenza sono generalmente disposti in modo da appoggiarsi da un lato contro uno spalleggiamento sull'albero o nell'alloggiamento. Generalmente l'anello interno è fissato dal lato opposto allo spalleggiamento con una ghiera.

L'anello esterno è normalmente fissato mediante il coperchio di estremità o con una ghiera filettata.

Il bloccaggio assiale dei cuscinetti volventi per mezzo di anelli elastici di ancoraggio fa risparmiare spazio, permette montaggi e smontaggi rapidi e semplifica la lavorazione degli alberi e degli alloggiamenti.

Altri metodi di bloccaggio assiale comportano l'uso di accoppiamenti forzati con bussole a gradini.

_Dimensioni delle parti che accolgono il cuscinetto

Le dimensioni delle parti che accolgono il cuscinetto (spalleggiamenti) vanno stabilite in modo che gli anelli dei cuscinetti abbiano un appoggio sufficiente, senza che vi sia contatto tra le parti rotanti del cuscinetto e un particolare fermo.

Lubrificazione e manutenzione

Affinché possano funzionare in maniera affidabile, i cuscinetti volventi devono essere adeguatamente lubrificati: la loro lubrificazione serve ad impedire contatti diversi tra i corpi volventi le piste e le gabbie.

Per la lubrificazione dei cuscinetti volventi è disponibile una vasta scelta di grassi e oli. La scelta di un lubrificante dipende soprattutto dalle condizioni di lavoro del cuscinetto, ossia dalla temperatura, dalla velocità e dall'ambiente circostante.

_Lubrificazione con grasso

Il grasso può essere impiegato nella maggioranza delle applicazioni per lubrificare i cuscinetti volventi che operano in condizioni di lavoro normali. Il grasso ha il vantaggio sull'olio di poter essere più facilmente trattenuto all'interno del sistema dei cuscinetti.

Quando i cuscinetti devono funzionare a velocità molto basse e devono essere protetti molto bene contro la corrosione, si consiglia di riempire completamente di grasso il supporto.

_Grassi lubrificanti

I grassi lubrificanti sono oli minerali o sintetici addensati; essi contengono anche degli additivi che ne migliorano le proprietà. Nella scelta di un grasso si devono prendere in considerazione alcuni fattori quali la sua consistenza, la viscosità del suo olio di base, il campo di temperature di lavoro, le sue proprietà antiruggine e la sua capacità di reggere carichi.

La viscosità dell'olio base di un grasso, da utilizzare in condizioni normali per i cuscinetti volventi, sta tre i 15 e i 500 mm²/s a 40°C.

La viscosità dell'olio base regola anche la velocità massima ammissibile a cui il grasso può essere impiegato.

I grassi si dividono in varie classi di consistenza secondo la gradazione NLGI. I grassi addensati con saponi metallici e di consistenza 1, 2 o 3 sono quelli normalmente usati per i cuscinetti volventi.

Il campo di temperatura entro il quale può essere impiegato un grasso dipende in gran parte dal tipo di olio do base e di addensante adottato oltre che dagli additivi introdotti.

Le proprietà antiruggine di un grasso sono determinate soprattutto delle sostanze inibenti che sono state aggiunte al grasso e al suo addensante.

Per i cuscinetti molto caricati, si è sempre usato consigliare grassi contenenti additivi EP, poiché questi aumentano la capacità a reggere i carichi da parte del velo lubrificante.

E' importante considerare la miscibilità dei grassi, quando, è necessario passare da un tipo all'altro. Se si mescolano grassi incompatibili tra loro si avranno danni ai cuscinetti.

_Rilubrificazione

Quando la durata di esercizio del grasso impiegato è inferiore a quella che ci si attende dai cuscinetti volventi, questi devono essere rilubrificati.

Il momento in cui si deve provvedere alla rilubrifucazione dipende da molti fattori e quindi è possibile dare solo delle indicazioni basate su dati statistici.

Per facilitare l'adduzione del grasso mediante iniettore, nei supporti deve essere istallato un ingrassatore. Per rinnovare il grasso esistente è essenziale che il supporto sia accessibile e si possa aprire con facilità.

_Montaggio e smontaggio

Esperienza e pulizia nel montaggio dei cuscinetti sono il presupposto necessario per assicurarne buone prestazioni ed evitarne cedimenti prematuri.

_Preparazione per il montaggio

Il montaggio va effettuato in un ambiente asciutto, non polveroso, lontano da macchine che producano trucioli.

Tutti i componenti dell'organo su cui i cuscinetti vanno installati devono essere accuratamente puliti e liberati dai residui di lavorazione, mentre le superfici grezze interne degli alloggiamenti in ghisa devono essere prive di sabbia di fonderia. Tutte le parti che accolgono i cuscinetti devono essere controllate per quanto riguarda le dimensioni e i difetti di forma.

_Montaggio

Il metodo di montaggio dipende dal tipo e dalla dimensione del cuscinetto ma sempre fatto in modo che gli anelli, le gabbie o i corpi volventi non subiscano colpi che possano danneggiarli. Per nessun motivo si deve applicare una pressione ad un anello per montare indirettamente l'altro.

_CUSCINETTI CON FORO CILINDRICO

Di regola si monta per primo l'anello che deve essere calzato con maggiore interferenza. I cuscinetti piccoli possono essere calzati dando dei leggeri colpi di martello; i colpi devono essere distribuiti su tutta la circonferenza dell'anello. Molti cuscinetti sono generalmente montati con presse meccaniche o idrauliche.

Nel caso di cuscinetti scomponibili, l'anello interno può essere montato indipendentemente da quello esterno, cosa che semplifica le operazioni, specie quando entrambi gli anelli vanno montati forzati. Di solito non è possibile montare a freddo dei cuscinetti grandi, dato che lo sforzo di montaggio aumenta considerevolmente con le dimensioni: in tali casi si riscaldano gli anelli interni (a non più di 120°C) o gli alloggiamenti.

Nel montaggio a caldo dei cuscinetti bisogna evitare surriscaldamenti localizzati.

_REGISTRAZIONE DEI CUSCINETTI

Il giusto valore di gioco da ottenere al montaggio è determinato dalle condizioni di carico e dalla temperatura di lavoro. A seconda delle dimensioni e della sistemazione dei cuscinetti e in funzione dei materiali con cui sono costruiti gli alberi e gli alloggiamenti il gioco effettivo in esercizio può essere maggiore o minore di quello ottenuto al montaggio.

I metodi adottati nella pratica per registrare il gioco e misurarlo sono determinati dalla quantità dei cuscinetti da montare.

_CUSCINETTI CON FORO CONICO

L'anello interno dei cuscinetti con foro conico è sempre montato forzato. Il grado di interferenza è determinato da un maggiore o minore incuneamento del cuscinetto sulla sede conica dell'albero. Per fissare i cuscinetti relativamente piccoli sulle sedi coniche degli alberi o sulle bussole di precisione, occorre incunearli agendo sulle ghiere degli alberi.

_PROVE DI FUNZIONAMENTO

Dopo il montaggio i cuscinetti vanno lubrificati e successivamente, nel corso della prova di funzionamento, se ne controlla la silenziosità e la temperatura.

La prova suddetta va effettuata non al massimo carico né alla massima velocità.

La silenziosità può essere controllata mediante un'asta di legno o un cacciavite appoggiati al supporto, il più vicino possibile al cuscinetto.

Un aumento della temperatura del cuscinetto subito dopo l'avvio è del tutto normale.