- CR S.r.l.

- CR S.r.l.
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
CARATTERISTICHETECNICHE
87
Capacita’ di carico dei cuscinetti a rulli cilindrici .............................................
Capacita’ di carico dinamico dei cuscinetti a rulli cilindrici .............................
Capacita’ di carico statico dei cuscinetti a rulli cilindrici..................................
Capacita’ di carico assiale dei cuscinetti radiali a rulli cilindrici .......................
Lubrificazione ...................................................................................................
Lubrificazione a grasso ....................................................................................
Lubrificazione a olio .........................................................................................
Montaggio, smontaggio e lavaggio .................................................................
Montaggio........................................................................................................
Smontaggio .....................................................................................................
Lavaggio ..........................................................................................................
Calcolo della durata .........................................................................................
Intervallo base di lubrificazione ........................................................................
Coefficiente di sicurezza statico ......................................................................
Valori indicativi del coefficiente di sicurezza statico .........................................
Influenza della temperatura sul cuscinetto.......................................................
Giuoco di funzionamento.................................................................................
Giuoco radiale del cuscinetto ..........................................................................
Tolleranze dei cuscinetti radiali ........................................................................
Problematiche di funzionamento .....................................................................
88
88
88
88
88
89
89
90
90
91
91
91
92
93
93
93
94
94
95
99
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
CARATTERISTICHE TECNICHE
CAPACITA’ DI CARICO DEI CUSCINETTI A RULLI
CILINDRICI
Il dimensionamento di un cuscinetto a rulli cilindrici avviene in considerazione delle
esigenze di capacità di carico e di durata dello stesso. Per i cuscinetti rotanti deve essere
preso in considerazione il coefficiente di carico dinamico; per quelli con rotazione
occasionale vale il coefficiente di carico statico. I coefficienti di carico e procedimenti
di calcolo si riferiscono alle indicazioni delle norme DIN ISO 281/1 e ISO 76. I valori di
carico per i cuscinetti a rulli cilindrici sono adeguati alle prestazioni degli stessi confermati
nella pratica.
CAPACITA’ DI CARICO DINAMICO DEI
CUSCINETTI A RULLI CILINDRICI
Il coefficiente di carico dinamico “C” è essenziale per il calcolo dei cuscinetti in rotazione,
cioè sollecitati dinamicamente. Esso indica in Kg/N il carico ammissibile per un cuscinetto
la cui durata teorica prevedibile sia di 1 milione di giri.
CAPACITA’ DI CARICO STATICO DEI CUSCINETTI
A RULLI CILINDRICI
Il coefficiente di carico statico “Co” viene utilizzato per il calcolo dei cuscinetti non rotanti
(cioè fermi o soggetti a lente oscillazioni), o rotanti a bassissima velocità.
Il coefficiente di carico statico “Co” si definisce come quel carico statico che, nel punto
di contatto più sollecitato, determina una deformazione permanente complessiva dei
corpi volventi e delle piste pari a 1/10 000 del diametro dei corpi volventi.
CAPACITA’ DI CARICO ASSIALE DEI CUSCINETTI
RADIALI A RULLI CILINDRICI
I cuscinetti a rulli cilindrici nelle esecuzioni C.R. possono assorbire considerevoli spinte
assiali in aggiunta ad elevati carichi radiali. La portata assiale dei cuscinetti radiali
dipende dalle dimensioni dei bordi del cuscinetto rispetto alle superfici frontali dei corpi
di rotolamento. La capacità di carico delle superfici di contatto dipende dalla velocità
di strisciamento e dalla lubrificazione. Con formule specifiche si ottengono i valori di
carico assiale che i cuscinetti C.R. possono sopportare con continuità, temporaneamente
e alternativamente.
LUBRIFICAZIONE
Una lubrificazione determinata esattamente ed intervalli regolari di manutenzione sono
premesse importanti per la durata dei cuscinetti volventi.
Il lubrificante svolge le seguenti funzioni:
• Forma una pellicola di portata sufficiente che separa le superfici di contatto.
• Permette l’asportazione del calore (lubr. ad olio).
• Permette la tenuta del cuscinetto (lubr. a grasso) dall’esterno impedendo l’entrata
d’agenti solidi o liquidi.
• Abbassa la rumorosità del cuscinetto.
• Protegge dalla corrosione.
I cuscinetti volventi possono essere lubrificati per scelta tecnica a grasso o ad olio
secondo:
• Forma costruttiva e dimensione del cuscinetto.
88
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
CARATTERISTICHE TECNICHE
• Tipo d’esecuzione degli alloggiamenti e delle parti a contatto con i cuscinetti.
• Condizioni d’esercizio.
LUBRIFICAZIONE A GRASSO
La scelta del grasso lubrificante deve essere eseguita in base alle nozioni specifiche dei
produttori di lubrificanti.
Per i cuscinetti volventi s’impiegano grassi lubrificanti che a temperature basse non
presentino elevata densità.
Per i cuscinetti che funzionano a velocità consistente si scelgono grassi a bassa viscosità
dinamica.
Per cuscinetti funzionanti a basso regime si utilizzano grassi con maggiore viscosità
dinamica.
Nel caso di un’elevata sollecitazione del cuscinetto, C.R. raccomanda l’utilizzo di grassi
lubrificanti con caratteristiche EP e viscosità elevata dell’olio base.
Normalmente il cuscinetto non dovrebbe superare una temperatura di 90°C, in questo
modo non si alterano le prestazioni del grasso.
L’invecchiamento del lubrificante è influenzato dalle condizioni ambientali.
In base all’esperienza maturata, C.R. può garantire una conservazione sino a tre anni,
purché siano rispettate le seguenti condizioni:
• Ambiente chiuso (magazzino).
• Temperatura tra 0°C e 40°C.
• Umidità dell’aria non oltre il 70%
• Impossibilità di contaminazione da parte d’agenti chimici.
Dopo il periodo di giacenza a magazzino superiore a tre anni può risultare diminuito il
potere lubrificante del grasso. In caso non fosse possibile la rilubrificazione, diventa
fondamentale la durata del grasso.
Per ragioni di sicurezza è necessario tenere presente che un grasso lubrificante non ha
di norma una durata superiore a tre anni.
Verificato che il cuscinetto sia ancora funzionale, dovrà essere pulito e lubrificato con
la stessa quantità di grasso iniziale.
Quando è possibile la rilubrificazione deve avvenire alla temperatura di funzionamento
e con il cuscinetto in rotazione.
La quantità di grasso necessaria può variare dal 20% all’80% rispetto a quella iniziale.
E’ necessario verificare che il grasso usato in precedenza possa fuoriuscire liberamente.
L’intervallo di lubrificazione può essere determinato con esattezza solo con verifiche
effettuate durante le reali condizioni di funzionamento. Si può stabilire un valore indicativo
dell’intervallo di lubrificazione seguendo formule di calcolo specifiche.
LUBRIFICAZIONE AD OLIO
La lubrificazione ad olio garantisce la buona distribuzione del mezzo lubrificante e delle
superfici portanti. La lubrificazione ad olio, è usata nel caso in cui le parti macchina
adiacenti al cuscinetto sono già lubrificate ad olio, oppure in cui si rende necessario
l’asportazione di calore dal supporto.
Per la lubrificazione ad olio sono adatti gli oli a base di olio minerale od olio di sintesi.
Gli oli minerali additivati possono essere impiegati per temperature di funzionamento
continuo sino a +120°C; gli oli sintetici fino a +210°C.
Per motivi di sicurezza di funzionamento, C.R. consiglia oli lubrificanti con additivi EP.
Essi devono essere impiegati nei seguenti casi:
89
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
CARATTERISTICHE TECNICHE
• Cuscinetti radiali a rulli cilindrici soggetti a carichi elevati con aggiunta di spinte assiali.
• Cuscinetti assiali a rulli cilindrici. Prima dell’impiego d’oli lubrificanti è necessario
verificare la loro compatibilità con le materie plastiche, metalli non ferrosi o leghe
leggere.
I sistemi di lubrificazione più frequenti sono i seguenti:
• Lubrificazione a goccia d’olio, impiegata per cuscinetti radiali funzionanti ad un elevato
numero di giri e provvisti di foro di lubrificazione sull’anello esterno.
• Lubrificazione a bagno d’olio o lubrificazione ad immersione o con coppa d’olio, è
valida per i cuscinetti radiali.
• Lubrificazione a nebbia d’olio e lubrificazione aria-olio particolarmente adatte per i
cuscinetti radiali funzionanti ad un elevato numero di giri in presenza di un carico
ridotto.
• Lubrificazione a ricircolazione d’olio con possibilità di filtrare e raffreddare continuamente
il lubrificante, vantaggiosa per togliere del calore ai cuscinetti funzionanti ad elevata
temperatura.
Durante la fase di rodaggio, si presenta una notevole contaminazione del lubrificante,
in tal caso l’olio deve essere sostituito al termine del rodaggio stesso.
Di norma è sufficiente un cambio d’olio l’anno, se la temperatura del cuscinetto rimane
inferiore ai 60°C e con impurità minime.
In condizioni sfavorevoli C.R. raccomanda di controllare il lubrificante ad intervalli regolari,
con il produttore dell’olio.
MONTAGGIO, SMONTAGGIO E LAVAGGIO
I cuscinetti C.R. sono articoli di precisione, richiedono pertanto un trattamento estremamente
accurato prima e durante la fase di montaggio.
Il loro funzionamento corretto dipende principalmente da quanto sopra indicato.
MONTAGGIO
Il luogo dove avviene il montaggio deve essere assolutamente privo di polvere.
Prima del montaggio è necessario controllare sia il foro dell’alloggiamento sia il diametro
dell’albero dove andrà posto il cuscinetto.
Per un corretto montaggio è utile essere in possesso d’adeguata attrezzatura e di una
pressa, in caso contrario, il montaggio può avvenire tramite colpi centrali assestanti sui
bordi della bussola.
Attenzione ! In nessun caso, spinte o colpi devono essere trasmessi ai corpi volventi in
fase di montaggio.
Devono inoltre essere evitate azioni deformanti sugli anelli dei cuscinetti.
Il montaggio degli anelli esterni e interni viene agevolato da smussi o raggi eseguiti
appositamente, e da un leggero trattamento delle varie superfici con lubrificazione.
Il montaggio degli anelli interni sull’albero, in presenza d’interferenze, si ottiene tramite
il riscaldamento degli stessi con lo specifico apparecchio ad induzione.
Non disponendo di tale apparecchio il riscaldamento degli anelli viene effettuato in bagno
d’olio o in forno ad una temperatura di circa 110°C.
Per il montaggio del cuscinetto nell’alloggiamento previsto si consiglia un raffreddamento
dello stesso.
E’ necessario effettuare una prova di funzionamento del cuscinetto a montaggio avvenuto.
90
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
CARATTERISTICHE TECNICHE
SMONTAGGIO
Al fine di poter smontare il cuscinetto, in fase di progetto bisogna prevedere dei fori
filettati o delle cavità apposite in cui si possa applicare l’estrattore.
Quando è previsto il riutilizzo del cuscinetto, lo smontaggio deve avvenire con cura
estrema evitando colpi di rotolamento.
Per assicurarsi che in seguito funzioni regolarmente, il cuscinetto deve essere pulito a
fondo, possibilmente scomposto nei diversi particolari.
LAVAGGIO
Per sgrassare e lavare i cuscinetti possono essere utilizzati i seguenti detergenti:
• Detergenti a base d’acqua
• Detergenti organici
I detergenti a base d’acqua possono essere neutri, acidi o alcalini.
I detergenti organici sono il petrolio, purché senza acqua e acidi, e la benzina (non quella
per autotrazione). Dopo il lavaggio i cuscinetti devono essere asciugati immediatamente
e trattati con lubrificazione adatta.
CALCOLO DELLA DURATA
La durata del cuscinetto dipende dal carico applicato e dal numero di giri, viene calcolato
nel seguente modo:
L = (C/P)p
91
Lh=(16666/n) • (C/P)p
L =106
La durata del cuscinetto dipende dal carico. Durata nominale in milioni di
giri, che viene raggiunta o superata dal 90% di un numero sufficientemente
rappresentativo di cuscinetti uguali, prima che compaiano i primi segni di
affaticamento del materiale.
Lh = h
Durata nominale in ore di funzionamento, corrispondente alla definizione L.
C=N
Coefficiente di carico dinamico. Per i cuscinetti radiali, C corrisponde ad un
carico di entità e direzione costanti in seguito al quale un numero
sufficientemente rappresentativo di cuscinetti uguali raggiunge una durata
nominale di un milione di giri. Per i cuscinetti assiali, C corrisponde al carico
assiale agente in posizione centrale.
P=N
Carico equivalente sul cuscinetto per i cuscinetti radiali o assiali
p
Esponente di durata
p=10/3 per cuscinetti a rullini ed a rulli cilindrici
n=min-1
Numero di giri di funzionamento
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
CARATTERISTICHE TECNICHE
INTERVALLO BASE DI LUBRIFICAZIONE
L’intervallo base di lubrificazione “tf”, dipende dal coefficiente di velocità GKW e viene
rilevato dal diagramma 02 secondo la seguente formula, tenendo conto del tipo di
cuscinetto “KL” come pure del numero di giri “n” e del diametro medio “dM” del cuscinetto
stesso.
GKW
KL
n
dM
GKW = KL • 270.000
(n • dM)
TAB 01
= Coefficiente di velocità
= Tabella 01
= Numero di giri
= Diametro medio
KL
TIPO DI CUSCINETTO
Rulli di appoggio e perni folli, con gabbia a pieno riempimento
Rulli di appoggio e perni folli, a pieno riempimento di rulli
Cuscinetti a rulli cilindrici
Cuscinetti assiali a rulli cilindrici
0,3
0,15
0,8
0,08
PREMESSE PER L’INTERVALLO DI LUBRIFICAZIONE
PREMESSE
CONDIZIONI
Temperatura cuscinetto
Rapporto carico
Numero di giri e carico
Carico nella direzione principale
Grasso lubrificante
Asse di rotazione
Anello interno
Influenza dell’ambiente esterno
INTERVALLO BASE D LUBRIFICAZIONE
tf
50.000
h
20.000
Fino a 70°c
Co/p=20
Costante
Radiale su cuscinetto radiale - Assiale su cuscinetto assiale
Grasso al sapone di litio
Orizzontale per cuscinetti radiali
Volvente
Non influente
DIAGRAMMA 02
a
10.000
RILUBRIFICAZIONE
POSSIBILE
b
5.000
b
2.000
REINGRASSAGGIO
NECESSARIO
a
1.000
500
200
100
0,2
0,3
0,5
1
2
3
4 5
10
20
30
50
COEFFICIENTE
DI VELOCITA’ GKW
92
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
CARATTERISTICHE TECNICHE
COEFFICIENTE DI SICUREZZA STATICO
Il coefficiente di sicurezza statico determina il grado di sicurezza contro le deformazioni
del cuscinetto e viene calcolato con la seguente formula:
S0 =
C0 =
F0 =
S0 = C0 / F0
Coefficiente di sicurezza statico
Coefficiente di carico statico
(N)
Carico massimo sul cuscinetto
(N)
Con un coefficiente di sicurezza statico S0<8 i cuscinetti sono molto sollecitati e con
un coefficiente S 0 ³8 i cuscinetti sono mediamente o poco sollecitati.
VALORI INDICATIVI DEL COEFFICIENTE DI
SICUREZZA STATICO
CASO DI APPLICAZIONE
SO
Funzionamento silenzioso, con poche vibrazioni e funzionamento normale con esigenze minime di
silenziosità: cuscinetto con rotazione minima.
³1
Funzionamento normale con maggiori esigenze di silenziosità.
³2
Funzionamento con elevati carichi ad urto.
³3
Supporto con elevate esigenze di precisione di rotazione e silenziosità.
³4
INFLUENZA DELLA TEMPERATURA SUL
CUSCINETTO
La temperatura influisce sul cuscinetto con una riduzione della capacità di carico dinamico
“C”. Tale effetto viene valutato mediante la seguente formula di correzione:
.
CT =
CT = fT C
Coefficiente di carico dinamico effettivo
per temperature elevate
fT
=
Fattore di temperatura secondo il
grafico 03
C
=
Coefficiente di carico dinamico
La riduzione della durezza, legata all’aumento di temperatura, influisce in modo irrilevante
sulla capacità di carico statico “C0”e la si può quindi trascurare fino a temperature di
+300°C.
FATTORE DI TEMPERATURA
fT
1,0
0,8
0,6
0,5
100
93
200
°C
300
TEMPERATURA
DI FUNZIONAMENTO
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
CARATTERISTICHE TECNICHE
GIUOCO DI FUNZIONAMENTO E
GIUOCO RADIALE DEL CUSCINETTO
L’ottimo funzionamento di un cuscinetto volvente dipende in modo particolare da un
corretto giuoco di funzionamento.
Esso è stabilito dal giuoco radiale e dalla modifica del giuoco radiale in conseguenza
dell’interferenza di montaggio e della temperatura in fase di lavoro.
GIUOCO DI FUNZIONAMENTO
Con giuoco di funzionamento si definisce l’entità dello spostamento in senso radiale
dell’albero rispetto all’anello esterno a cuscinetto montato.
Il giuoco di funzionamento risulta dalla riduzione del giuoco radiale in funzione delle
interferenze di montaggio e dalle influenze della temperatura.
La riduzione del giuoco radiale del cuscinetto montato dovuta agli accoppiamenti risulta
dall’espansione dell’anello interno e dalla contrazione dell’anello esterno.
La differenza di temperatura tra anello interno e quello esterno può causare una riduzione
o un aumento del giuoco di funzionamento.
GIUOCO RADIALE DEL CUSCINETTO
Il giuoco radiale del cuscinetto volvente non montato è espresso dall’entità dello
spostamento in senso radiale, da una posizione estrema all’altra, dell’anello interno nei
confronti dell’anello esterno.
Il giuoco radiale dei cuscinetti viene suddiviso in quattro gruppi (Vedi tabella 04). I
cuscinetti C.R. prodotti con un giuoco normale CN garantiscono un giuoco di funzionamento
appropriato in condizioni applicative normali purchè siano state previste le tolleranze per
albero ed alloggiamento.
I giuochi C3 e C4 vengono presi in considerazione principalmente per i cuscinetti di
grandi dimensioni soggetti a carichi elevati ed anche nei casi in cui gli anelli dei cuscinetti
vengano montati forzati o quando si abbiano delle notevoli differenze di temperatura
dell’anello interno a quello esterno.
I cuscinetti con giuoco radiale C2 devono essere impiegati solo in casi eccezionali; ad
esempio in presenza d’elevati carichi alterni combinati con movimenti oscillanti e con
numero di giri limitato.
In tali casi si raccomanda di controllare attentamente i cuscinetti in funzionamento poiché
si deve prevedere un maggiore riscaldamento. I valori dei giuochi radiali C2, CN, C3,
C4 sono riportati nella tabella 05.
Il giuoco dei cuscinetti, fatta eccezione per quello CN, viene espressamente richiesto
dal cliente.
TAB 04
CAMPO
SIGNIFICATO
C2
Giuoco radiale dei cuscinetti inferiore a CN
CN
Giuoco radiale dei cuscinetti normale
C3
Giuoco radiale dei cuscinetti superiore a CN
C4
Giuoco radiale dei cuscinetti superiore a C3
94
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
CARATTERISTICHE TECNICHE
TAB 05
Ø nominale
dei fori in mm.
oltre
d
24
30
40
50
65
80
100
120
140
160
180
200
225
250
280
315
355
400
450
fino a
24
30
40
50
65
80
100
120
140
160
180
200
225
250
280
315
355
400
450
500
Giuoco radiale dei cuscinetti in µm.
C2
min.
0
0
5
5
10
10
15
15
15
20
25
35
45
45
55
55
65
100
110
110
max.
25
25
30
35
40
45
50
55
60
70
75
90
105
110
125
130
145
190
210
220
CN
min.
20
20
25
30
40
40
50
50
60
70
75
90
105
110
125
130
145
190
210
220
max.
45
45
50
60
70
75
85
90
105
120
125
145
165
175
195
205
225
280
310
330
C3
min.
35
35
45
50
60
65
75
85
100
115
120
140
160
170
190
200
225
280
310
330
max.
60
60
70
80
90
100
110
125
145
165
170
195
220
235
260
275
305
370
410
440
C4
min.
max.
50
50
60
70
80
90
105
125
145
165
170
195
220
235
260
275
305
370
410
440
75
75
85
100
110
125
140
165
190
215
220
250
280
300
330
350
385
460
510
550
TOLLERANZE DEI CUSCINETTI RADIALI
Le tolleranze dei cuscinetti a rulli cilindrici sono previste secondo la normativa DIN 620,
parte 2 e 3. Di norma i cuscinetti C.R. corrispondono alla classe PN, nel caso in cui
fossero necessari cuscinetti con maggior precisione, le tolleranze possono essere ridotte
ai valori delle classi P6 e P5.
Simboli dimensionali e di tolleranza
Simboli
d
Ddmp
Vdp
Vdmp
D
DDmp
VDp
VDmp
DBs
VBs
DCs
VCs
Kia
Kea
Sd
SD
95
d
C4
Diametro nominale del foro
Scostamento del diametro medio del foro in un piano
Variazione del diametro del foro in un singolo piano radiale
Circolarità
Variazione del diametro medio del foro
Parallelismo
Diametro esterno nominale
Scostamento del diametro esterno medio in un singolo piano radiale
Variazione del diametro esterno in un singolo piano radiale
Circolarità
Variazione del diametro esterno medio
Parallelismo
Scostamento di una misura singola della larghezza dell’anello interno
Variazione della larghezza dell’anello interno
Parallelismo
Scostamento di una singola larghezza dell’anello esterno
Variazione della larghezza dell’anello esterno
Parallelismo
Difetto radiale di rotazione dell’anello interno misurabile sul cuscinetto montato
Concentricità
Difetto radiale di rotazione dell’anello esterno misurabile sul cuscinetto montato
Concentricità
Difetto di quadratura delle facciate rispetto al foro
Planarità
Variazione dell’inclinazione della superficie cilindrica esterna riferita alle superfici laterali
Planarità
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
CARATTERISTICHE TECNICHE
CLASSE DI TOLLERANZA PN
(tolleranza normale)
TAB 06
Valori tolleranze in µm
ANELLI
INTERNI
Scostamento
d
mm.
(1)
Ddmp
oltre
fino a
sup.
fino a
0,6 (1)
2,5
10
18
30
50
80
120
180
250
315
400
500
630
800
1000
1250
1600
2,5
10
18
30
50
80
120
180
250
315
400
500
630
800
1000
1250
1600
2000
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
-8
-8
-8
-10
-12
-15
-20
-25
-30
-35
-40
-45
-50
-75
-100
-125
-160
-200
Scostamento
Serie di diametri
8,9
Vdp
0
2,3
max
10
10
10
13
15
19
25
31
38
44
50
56
63
-
8
8
8
10
12
19
25
31
38
44
50
56
63
-
6
6
6
8
9
11
15
19
23
26
30
34
38
-
DBs
Vdmp
Kia
VBs
max
max
sup.
inf.
max
6
6
6
8
9
11
15
19
23
26
30
34
38
-
10
10
10
13
15
20
25
30
40
50
60
65
70
80
90
100
120
140
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
-40
-120
-120
-120
-120
-150
-200
-250
-300
-350
-400
-450
-500
-750
-1000
-1250
-1600
-2000
12
15
20
20
20
25
25
30
30
35
40
50
60
70
80
100
120
140
Questo diametro è compreso
TAB 06.1
Valori tolleranze in µm
ANELLI
ESTERNI
Scostamento
D
mm.
oltre
fino a
DDmp
sup.
fino a
Scostamento
Serie di diametri
8,9
VDp (2)
0
max
2,3
VDmp
Kea
max
max
DCs
VCs
Identico a DBs e VBs
0
2,5
10
-8
6
8
6
6
15
per l'anello interno
0
6
10
-8
18
8
6
6
15
dello stesso
0
18
12
-9
30
9
7
7
15
cuscinetto
0
30
14
-11
50
11
8
8
20
(vedere tabella 06)
0
50
16
-13
80
13
10
10
25
0
80
19
-15
120
19
11
11
35
0
120
23
-18
150
23
14
14
40
0
150
31
-25
180
31
19
19
45
0
180
38
-30
250
38
23
23
50
0
250
44
-35
315
44
26
26
60
0
315
50
-40
400
50
30
30
70
0
400
56
-45
500
56
34
34
80
0
500
63
-50
630
63
38
38
100
0
630
94
-75
800
94
55
55
120
0
800 1000
125
-100
125
75
75
140
0
1000 1250
-125
160
0
1250 1600
-160
190
0
1600 2000
-200
220
0
2000 2500
-250
250
Questo diametro è compreso
Valido prima dell’assemblaggio del cuscinetto e/o dopo aver smontato gli anelli elastici interni e/o esterni
(1)
(1)
(2)
96
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
CARATTERISTICHE TECNICHE
CLASSE DI TOLLERANZA P6
TAB 07
Valori tolleranze in µm
ANELLI
INTERNI
Scostamento
d
mm.
(1)
Ddmp
oltre
fino a
sup.
fino a
0,6 (1)
2,5
10
18
30
50
80
120
180
250
315
400
500
2,5
10
18
30
50
80
120
180
250
315
400
500
630
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
-7
-7
-7
-8
-10
-12
-15
-18
-22
-25
-30
-35
-40
Scostamento
Serie di diametri
8,9
Vdp
0
2,3
max
9
9
9
10
13
15
19
23
28
31
38
44
50
7
7
7
8
10
15
19
23
28
31
38
44
50
5
5
5
6
8
9
11
14
17
19
23
26
30
Kia
max
max
sup.
inf.
max
5
5
5
6
8
9
11
14
17
19
23
26
30
5
6
7
8
10
10
13
18
20
25
30
35
40
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
-40
-120
-120
-120
-120
-150
-200
-250
-300
-350
-400
-450
-500
12
15
20
20
20
25
25
30
30
35
40
45
50
Valori tolleranze in µm
ANELLI
ESTERNI
Scostamento
D
mm.
oltre
fino a
2,5 (1)
6
6
18
18
30
30
50
50
80
80
120
120
150
150
180
180
250
250
315
315
400
400
500
500
630
630
800
800 1000
97
VBs
Questo diametro è compreso
TAB 07.1
(1)
(2)
DBs
Vdmp
DDmp
sup.
fino a
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
-7
-7
-8
-9
-11
-13
-15
-18
-20
-25
-28
-33
-38
-45
-60
Scostamento
Serie di diametri
8,9
VDp (2)
0
2,3
max
9
9
10
11
14
16
19
23
25
31
35
41
48
56
75
7
7
8
9
11
16
19
23
25
31
35
41
48
56
75
5
5
6
7
8
10
11
14
15
19
21
25
29
34
45
VDmp
Kea
max
max
5
5
6
7
8
10
11
14
15
19
21
25
29
34
45
8
8
9
10
13
18
20
23
25
30
35
40
50
60
75
DCs
VCs
Identico a DBs e VBs
per l'anello interno
dello stesso
cuscinetto
(vedere tabella 07)
Questo diametro è compreso
Valido prima dell’assemblaggio del cuscinetto e/o dopo aver smontato gli anelli elastici interni e/o esterni
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
CARATTERISTICHE TECNICHE
CLASSE DI TOLLERANZA P5
TAB 08
Valori tolleranze in µm
ANELLI
INTERNI
Scostamento
d
mm.
(1)
Ddmp
oltre
fino a
sup.
fino a
0,6 (1)
2,5
10
18
30
50
80
120
180
250
315
2,5
10
18
30
50
80
120
180
250
315
400
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
-5
-5
-5
-6
-8
-9
-10
-13
-15
-18
-23
Scostamento
Serie di diametri
8,9
Vdp
0,2,3
max
5
5
5
6
8
9
10
13
15
18
23
4
4
4
5
6
7
8
10
12
14
18
Kia
max
max
sup.
inf.
max
3
3
3
3
4
5
5
7
8
9
12
4
4
4
4
5
5
6
8
10
13
15
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
-40
-40
-80
-120
-120
-150
-200
-250
-300
-350
-400
5
5
5
5
5
6
7
8
10
13
15
VBs
Questo diametro è compreso
TAB 08.1
Valori tolleranze in µm
ANELLI
ESTERNI
Scostamento
D
mm.
oltre
2,5
6
18
30
50
80
120
150
180
250
315
400
500
630
(1)
(1)
(2)
DBs
Vdmp
DDmp
fino a
sup.
fino a
6
18
30
50
80
120
150
180
250
315
400
500
630
800
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
-5
-5
-6
-7
-9
-10
-11
-13
-15
-18
-20
-23
-28
-35
Scostamento
Serie di diametri
8,9
VDp (2)
0,2,3
max
5
5
6
7
9
10
11
13
15
18
20
23
28
35
4
4
5
5
7
8
8
10
11
14
15
17
21
26
VDmp
Kea
max
max
3
3
3
4
5
5
6
7
8
9
10
12
14
18
5
5
6
7
8
10
11
13
15
18
20
23
25
30
DCs
Identico a
DBs e
VBs
per l'anello
interno dello
stesso
cuscinetto
(vedere tabella
08)
VCs
max
5
5
5
5
6
8
8
8
10
11
13
15
18
20
Questo diametro è compreso
Valido prima dell’assemblaggio del cuscinetto e/o dopo aver smontato gli anelli elastici interni e/o esterni
98
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
CARATTERISTICHE TECNICHE
PROBLEMATICHE DI FUNZIONAMENTO
Cause del danneggiamento
Premessa
In qualsiasi condizione di lavoro, l’ambiente circostante è fonte continua di eventi
perturbanti, che in maggior parte risultano difficilmente prevedibili.
Nel caso dei cuscinetti, le possibili cause di danneggiamento e non corretto funzionamento
sono molteplici.
Cause
E’ possibile identificare le seguenti cause di malfunzionamento:
carichi di lavoro;
velocità di rotazione;
ambiente circostante.
Carichi di lavoro
La fase di progetto prevede condizioni ideali di carico: si suppongono quindi noti modulo,
direzione e distribuzione del carico stesso.
Le reali condizioni di lavoro possono però portare a sollecitazioni ben distinte da quelle
previste in fase di progetto. Visto come parte integrante di un impianto, il cuscinetto deve
così sopportare urti, vibrazioni e carichi non uniformemente distribuiti.
Ricercare i motivi di un malfunzionamento può non essere semplice, anche a causa
della complessità dei sistemi produttivi di cui i cuscinetti entrano a far parte. Ciò nonostante,
l’analisi visiva dei segni di usura può aiutare l’indagine.
Le due figure successive mostrano un esempio di semplice carico radiale che, a causa
di un non corretto allineamento, viene applicato solo su una parte ridotta della superficie
di contatto prevista a progetto. Come risultato la parte della superficie non caricata resta
lucida, mentre su una estremità sono evidenti i segni di usura del sovraccarico.
Anello esterno con
evidenti segni di
malfunzionamento dovuto
a disallineamento; la parte
di anello esterno non
danneggiata si presenta
ancora lucida.
99
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
CARATTERISTICHE TECNICHE
Pe r n o c o n
segni di
danneggiamento dovuto
al non corretto
allineamento;
la parte di
perno non
danneggiata
si presenta
ancora lucida.
Il non corretto allineamento comporta l’insorgere di una componente assiale non prevista,
difficilmente quantificabile in entità, che il cuscinetto non è in grado di sopportare. Questa
forza assiale porta allo strisciamento dei rulli sugli spallamenti di guida e quindi al
bloccaggio del cuscinetto (vedi figura successiva).
C u s c i n e t t o
danneggiato sugli
orletti di guida e sulle
piste dell’anello
esterno, causa
insorgenza di spinte
assiali.
Questi due fattori associati (spinta assiale e strisciamento) innescano in breve tempo
elevata usura con distacco di materiale e relativa contaminazione e degrado del lubrificante,
associata ad un aumento notevole di temperatura fino al rinvenimento dell’acciaio
(durezza < 40 HRC).
A titolo di chiarimento riportiamo uno schema con esempio numerico per meglio
comprendere l’importanza dell’allineamento.
100
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
CARATTERISTICHE TECNICHE
CARICO ESTERNO
Configurazione di carico con
perfetto allineamento: il carico
viene distribuito uniformemente su
tutta la superficie di contatto; il
cuscinetto lavora in modo corretto
lungo tutta la sua superficie.
CARICO ESTERNO DISTRIBUITO
Configurazione di carico con non
perfetto allineamento: il carico
viene distribuito non
uniformemente su tutta la
superficie di contatto; il cuscinetto
lavora in modo anomalo lungo una
porzione della sua superficie che
risulta quindi sovraccaricata
rispetto al funzionamento corretto.
CARICO
ESTERNO
i
CARICO ESTERNO
DISTRIBUITO
Schema vettoriale di
configurazione di carico con non
perfetto allineamento: nasce una
componente assiale non prevista
dovuta all’angolo i.
CARICO
ASSIALE
i
CARICO
RADIALE
CARICO
ESTERNO
Esempio numerico:
E’ immediato verificare come da leggeri disallineamenti possano insorgere forti spinte
assiali che crescono in intensità con il crescere dell’angolo i di disallineamento.
Angolo di disallineamento i
Carico esterno di progetto
Carico assiale effettivo
Carico radiale effettivo
101
=
=
=
=
1°
300kN
300·sen(1°)
300·cos(1°)
~ 5kN
=
~ 299.9kN
=
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
CARATTERISTICHE TECNICHE
Altre cause di possibile malfunzionamento e riduzione di vita utile del cuscinetto sono
gli urti e/o vibrazioni.
Gli urti si verificano ogni qual volta le variazioni del carico sono applicate impulsivamente
provocando a livello locale elevate sollecitazioni che possono generare sugli elementi
sensibili del cuscinetto impronte e riporti.
Suddetti danni possono generare l’innesco di cricche e fessurazioni che possono portare
al collasso strutturale.
Le vibrazioni sono il fenomeno più preoccupante in quanto rappresentano una tipologia
di sollecitazione difficilmente individuabile e spesso provocata da danni pregressi
provocati da urti.
Nel caso specifico l’insorgere delle vibrazioni si verifica ogni volta che un elemento
volvente attraversa un danno superficiale o quando il danno stesso è presente sull’elemento
volvente. I ripetuti impatti originano “treni” di forze impulsive che sono sorgenti di vibrazioni
e, di conseguenza, fonti di rumore.
La frequenza caratteristica di tali vibrazioni è proporzionale alla velocità di rotazione del
cuscinetto, alla geometria del cuscinetto, al numero di corpi volventi e alla localizzazione
del danno.
Schema di elemento
volvente che transita
presso un difetto sulla
pista e genera una
forza impulsiva.
Quanto appena detto è facilmente riscontrabile valutando i fattori che influenzano
l’insorgere delle vibrazioni in due differenti condizioni di lavoro di seguito riportate.
1° CONDIZIONE DI LAVORO
Tale situazione presenta le seguenti caratteristiche:
• carico costante;
• anello interno/perno fisso;
• anello esterno rotante;
• difetto localizzato sulla pista di rotolamento dell’anello esterno o sulla superficie di un
corpo volvente.
In questa prima condizione di lavoro il carico agente al momento del passaggio sul
difetto dipende dalla posizione radiale del difetto stesso perciò varia periodicamente,
quindi l’intensità dell’impulso è modulata.
102
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
CARATTERISTICHE TECNICHE
1° condizione di lavoro: in tale caso
possiamo distinguere quattro
situazioni:
1. il difetto è nella porzione di anello
esterno maggiormente caricata;
si genera un impulso di massima
ampiezza;
2. il difetto è nella porzione di anello
esterno mediamente caricata; si
genera un impulso di media
ampiezza;
3. il difetto è nella posizione non
caricata; l’ampiezza dell’impulso
è trascurabile;
4. il difetto è nuovamente nella
posizione mediamente caricata;
il ciclo di impulsi inizia a ripetersi.
2° CONDIZIONE DI LAVORO
Tale situazione presenta le seguenti caratteristiche:
• carico costante;
• anello interno/perno fisso;
• anello esterno rotante;
• difetto localizzato sulla pista di rotolamento dell’anello interno/perno.
In questa seconda condizione di lavoro il carico agente sul difetto è costante e determina
unicamente l’intensità dell’impulso; non viene generata una modulazione come avveniva
nella prima situazione.
2° condizione di lavoro:
in tale caso si nota che la
ampiezza dell’impulso è
costante in quanto il
difetto rimane fermo.
103
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
CARATTERISTICHE TECNICHE
Indipendentemente dalle condizioni di lavoro, le vibrazioni sono una problematica
notevolmente importante in quanto agiscono andando a sovraccaricare con sollecitazioni
di fatica il cuscinetto e di difficile determinazione in quanto influenzate da molteplici
fattori.
Velocità di rotazione
Un essenziale fattore di progettazione del cuscinetto è la velocità di rotazione determinata
in base al dimensionamento ed all’esecuzione dello stesso, compatibilmente con le
specifiche necessità del cliente.
Tale fattore risulta essere di estrema delicatezza in quanto ad esso sono direttamente
collegati il degrado del lubrificante e la vita del cuscinetto stesso.
Oltre a tali aspetti la velocità di rotazione agisce in modo indiretto sul cuscinetto in quanto
va ad esaltare gli effetti delle vibrazioni ed eventuali danni sui corpi volventi e/o piste di
rotolamento.
Ambiente esterno
L’ambiente in cui il cuscinetto si trova a lavorare è un altro di quei fattori da tenere in
debita considerazione in quanto in esso si possono ritrovare:
• vibrazione derivanti da organi in movimento della macchina che in modo indiretto
influenzano il cuscinetto; in questo caso la peggiore situazione si riscontra quando un
cuscinetto sottoposto a suddette vibrazioni si trova ad essere scarico e fermo;
• ambiente corrosivo e/o contaminato; è un fattore da tenere in grande considerazione
fin dalla fase progettuale del cuscinetto in quanto si può avere intrusione di polveri fini
nel cuscinetto (prevedere sistemi di tenuta più efficienti del normale), vi possono essere
atmosfere particolarmente corrosive (prevedere idonei agenti protettivi per salvaguardare
l’integrità del cuscinetto);
• elevate temperature; in tale caso il cuscinetto deve essere progettato in funzione delle
possibili dilatazioni termiche dei suoi componenti prevedendo giochi e tolleranze
adatte; i trattamenti termici dovranno essere previsti anche in funzione del campo di
temperature in cui il cuscinetto andrà ad operare quindi dovrà essere prevista una
adatta stabilizzazione dei componenti onde evitare rinvenimenti dei materiali.
Fenomeni di danneggiamento
Premessa
I cuscinetti rappresentano uno dei componenti “critici” negli impianti in cui si trovano ad
operare in quanto devono soddisfare le esigenze di carico imposte dal progettista
dell’impianto stesso e simultaneamente garantire elevati livelli di affidabilità e di sicurezza
durante il funzionamento.
Sfortunatamente esistono diverse cause che rendono il cuscinetto non più idoneo alla
funzione prevista abbattendone la durata teorica stimata durante il suo sviluppo concettuale
e il progetto. Ognuno di tali fattori genera un tipico danno strutturale lasciando una
104
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
CARATTERISTICHE TECNICHE
particolare traccia che una volta riscontrata esaminando un cuscinetto danneggiato,
permette di risalire alla fonte dell’inconveniente, al fine di assumere i provvedimenti
necessari per evitarne il ripetersi.
Tipologie di danneggiamento
Si identifica come danneggiamento primario in un cuscinetto ogni causa di cedimento
che genera un danneggiamento caratteristico. Tale danneggiamento innesca a sua volta
un altro danneggiamento detto danneggiamento secondario, costituito da sfaldature e
da fessure.
Solitamente il danneggiamento di un cuscinetto è imputabile ad una combinazione di
danneggiamento primario e secondario.
La classificazione delle tipologie di danneggiamento risulta essere la seguente:
DANNEGGIAMENTI PRIMARI
• usura;
• impronte;
• riporti;
• passaggio di corrente.
DANNEGGIAMENTI SECONDARI
• sfaldature;
• fessure.
DANNEGGIAMENTI PRIMARI: USURA
Generalità
Si definisce come usura la perdita superficiale di materiale che progressivamente si
verifica sulla superficie di corpi a contatto soggette a moto relativo.
L’usura si presenta generalmente insieme all’attrito ma non può essere correlata ad esso
in modo semplice ed univoco: esistono coppie di superfici che presentano un coefficiente
di attrito basso ed un elevato tasso di usura e viceversa.
L’usura è classificata in base a quattro tipologie principali:
• usura adesiva;
• usura abrasiva;
• usura corrosiva;
• fatica superficiale.
Usura adesiva
L’usura adesiva si verifica quando, in corrispondenza delle asperità delle superfici a
contatto, si formano delle microgiunzioni o microsaldature, che durante il moto relativo
dei due corpi si frantumano.
105
C
M
Y
CM
MY
CY CMY
K
CARATTERISTICHE TECNICHE
Una tipica causa di usura è quando nel cuscinetto vi è scarsità di lubrificante oppure
se questo ha perso le sue proprietà lubrificanti e non riesce a formarsi uno strato di
lubrificante che abbia sufficiente capacità di carico e si verificano quindi contatti diretti
metallo su metallo tra i corpi volventi e le piste di rotolamento.
Usura adesiva: il contatto ha inizio tra le creste superficiali più accentuate (in figura
la scala in direzione Y è stata maggiorata rispetto a quella in direzione X)
Le creste delle asperità microscopiche, lasciate dalla lavorazione meccanica, si lacerano,
e contemporaneamente subiscono l’azione laminante legata al carico. Ne risulta una
superficie più o meno lucidata a specchio.
In assenza di moto, tra i corpi volventi e le piste non c’è film di lubrificante e quindi si
verifica un contatto metallo su metallo. In conseguenza dei piccoli movimenti relativi
provocati dalle vibrazioni, dalle superfici si staccano piccole particelle, che danno luogo
alla formazione di piccoli avvallamenti, chiamati anche “false brinellature”, e talvolta
dentellature “ad asse da lavare”.
Le sfere producono ovviamente avvallamenti sferici, mentre i rulli li producono di forma
allungata. In molti casi è possibile scorgere sul fondo degli avvallamenti una colorazione
ruggine, provocata dall’ossidazione all’aria delle particelle che si sono staccate e che
hanno una grossa superficie rispetto al proprio volume. Sui corpi volventi invece non
compare mai un danneggiamento visibile.
Anello esterno di un cuscinetto
orientabile a rulli non lubrificato
adeguatamente; le piste sono
lucidate a specchio.
Rullo cilindrico con superficie
lucidata a specchio a causa della
scarsità di lubrificante.
Tanto maggiore è la vibrazione quanto sensibile è il danneggiamento , la cui evoluzione
è anche influenzata dal tempo e dall’entità del gioco interno del cuscinetto; sembra che
la frequenza delle vibrazioni non produca effetti significativi.
E’ stato inoltre dimostrato come i cuscinetti a rulli sono più sensibili di quelli a sfere a
questo tipo di danneggiamento, a motivo del fatto che le sfere possono ruotare in tutte
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CARATTERISTICHE TECNICHE
le direzioni, mentre nei rulli, che possono ruotare in una sola direzione attorno al proprio
asse baricentrico, gli altri movimenti avvengono per strisciamento. I cuscinetti più soggetti
a questo fenomeno sono quelli a rulli cilindrici.
Di solito si riscontrano danneggiamenti da vibrazioni sui cuscinetti di macchine che
rimangono ferme e sono situate in prossimità di organi che producono vibrazioni.
Quando si prevede la possibilità di una costante presenza di vibrazioni, occorre provvedere
già allo stato di progetto. Si devono quindi preferire cuscinetti a sfere anziché a rulli. Si
può anche aumentare notevolmente la capacità dei primi a resistere senza danno alle
vibrazioni precaricandoli con molle. Anche la lubrificazione a bagno di olio ha dimostrato
essere una soluzione soddisfacente, in quanto mantiene sempre immerse le zone sotto
carico dei corpi volventi. Si può anche prevedere un basamento in grado di smorzare
le vibrazioni.
I cuscinetti delle macchine che devono essere trasportate si possono proteggere tenendo
bloccati gli alberi, per impedire i piccoli movimenti tanto dannosi.
Anello esterno di un cuscinetto
a rulli conici danneggiato da
vibrazioni durante il
funzionamento
Anello interno di un cuscinetto
a rulli cilindrici danneggiato da
vibrazioni. Il danneggiamento
si è verificato quando il
cuscinetto non era in rotazione.
Dalle tracce più lievi esistenti
tra gli avvallamenti più
pronunciati (e con corrosioni
sul fondo) è evidente che
l’anello per brevi periodi ha
mutato posizione.
Anello interno ed esterno di un
cuscinetto a rulli cilindrici
sottoposto a vibrazioni. L’anello
interno ha mutato posizione.
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CARATTERISTICHE TECNICHE
USURA ADESIVA
SEGNI
CARATTERISTICI
CAUSE
POSSIBILI RIMEDI
Piccole impronte lungo la
pista e sui corpi volventi .
Superfici opache e usurate.
Scarsa pulizia prima e
durante le operazioni di
montaggio.
Togliere il cuscinetto dall’imballo solo al momento del
montaggio.
Mantenere pulita l’officina, il tavolo di lavoro e servirsi
di attrezzi puliti.
Superfici usurate, spesso
lucidate a specchio; con il
passare del tempo, di
colorazione dal blu al
marrone.
Il lubrificante è ormai
consumato o ha perso le
sue proprietà lubrificanti.
Assicurarsi che il lubrificante sia quello adatto alle
condizioni di lavoro .
Controllare che il lubrificante giunga al cuscinetto ;
rilubrificare con maggiore frequenza.
Piccoli avvallamenti nelle
piste, di forma rettangolare
nei cuscinetti a rulli e
circolare in quelli a sfere.
Il fondo di tali avvallamenti
può presentarsi brillante
oppure opaco e ossidato.
Il cuscinetto è stato
sottoposto a vibrazioni da
fermo.
Imporre un precarico al cuscinetto durante il trasporto.
Prevedere un basamento in grado di assorbire le
vibrazioni
Quando possibile, usare cuscinetti a sfere invece che
a rulli.
Se possibile, lubrificare a bagno d’olio.
Usura abrasiva
Questo meccanismo di usura è imputabile alla azione di solcatura esercitata in un
materiale più tenero o dalle sporgenze della rugosità superficiale del corpo accoppiato
più duro (questa azione è evidentemente tanto più ridotta quanto minore è la rugosità
superficiale del materiale più duro) o da particelle dure interposte tra i due corpi a
contatto. Queste particelle possono provenire dall’ambiente circostante o essere generate
da altri meccanismi di usura (adesiva).
Usura abrasiva: due diversi
meccanismi di usura abrasiva
Anello esterno di un cuscinetto
orientabile a rulli con le piste usurate
da particelle abrasive. E’ facile
distinguere il confine tra la zona
usurata e quella integra
Le piccole particelle abrasive, come sabbia e sfridi, entrate in qualche modo nel cuscinetto,
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CARATTERISTICHE TECNICHE
provocano usura delle piste, dei corpi volventi e della gabbia.
In tal caso le superfici diventano più o meno opache a seconda della grossezza e della
natura delle particelle,
Talvolta dalla gabbia, se è di ottone, si staccano piccoli frammenti, che diventano di
colore verderame e conferiscono al grasso una leggera tinta verdastra. La quantità di
particelle abrasive aumenta gradualmente, man mano che il materiale delle superfici di
rotolamento e della gabbia si usurano.
L’usura è quindi un processo accelerato, tanto che alla fine le superfici diventano via via
così logore da rendere il cuscinetto inutilizzabile. Tuttavia non è sempre necessario
scartare un cuscinetto che sia solo leggermente usurato, dato che lo si può ancora
riutilizzare, dopo averlo ripulito.
All’interno del cuscinetto le particelle abrasive possono penetrare a causa della inefficienza
delle tenute, ma possono esservi introdotte anche da un lubrificante contaminato o
durante le operazioni di montaggio.
USURA ABRASIVA
SEGNI
CARATTERISTICI
CAUSE
POSSIBILI RIMEDI
Piccole impronte lungo la
pista e sui corpi volventi.
Superfici opache ed usurate.
Scarsa pulizia prima e
durante le operazioni di
montaggio.
Togliere dall’imballo il cuscinetto solo al momento del
montaggio.
Mantenere pulita l’officina, il tavolo di lavoro e servirsi
di attrezzi puliti.
Grasso verdastro.
Guarnizioni di tenuta
inefficienti.
Verificare e, se è il caso, migliorare i sistemi di tenuta.
Lubrificante contaminato da
particelle staccatesi da una
gabbia di ottone.
Usare sempre lubrificane fresco e pulito.
Pulire gli ingrassatori.
Filtrare l’olio.
In presenza di un impianto di lubrificazione assicurarsi
della sua perfetta funzionalità: efficienza delle tenute
e del potere filtrante dei filtri.
Usura corrosiva
Sulle superfici metalliche si formano degli strati di composti, dovuti alla azione chimica
delle sostanze presenti nell’ambiente. Queste pellicole superficiali hanno di solito una
azione protettiva sul metallo sottostante e se, a causa dello strisciamento, vengono
asportate si riformano molto rapidamente.
In ambiente corrosivo, l’azione meccanica e quella chimica possono esaltare
reciprocamente i rispettivi effetti: gli strati superficiali, chimicamente protettivi ma facilmente
asportabili, vengono continuamente rimossi e subito si riformano: si innesca così un
meccanismo di usura che può talvolta essere molto rapida.
I lubrificanti esercitano di solito una azione protettiva efficace contro l’usura corrosiva.
Nei cuscinetti si forma la ruggine quando l’acqua o le sostanze corrosive penetrano al
suo interno in quantità tali che il lubrificante non riesce più a proteggere le superfici e
l’acqua si sostituisce al lubrificante. Questo processo porta rapidamente alla cosiddetta
ruggine profonda.
Se sulle superfici pulite dell’acciaio esposte all’aria si forma un sottile strato protettivo
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CARATTERISTICHE TECNICHE
di ossido, che però non è impenetrabile e, se l’acqua o le sostanze corrosive vengono
in contatto con tali superfici, si formano macchie di attacco chimico, da cui si sviluppa
in seguito la ruggine profonda.
La ruggine profonda è molto pericolosa per i cuscinetti, dato che può dare inizio a
sfaldature e fessure.
Ruggine profonda sull’anello esterno
di un cuscinetto a rulli cilindrici.
Attacco chimico esteso dovuto all’acqua
presente sull’anello interno di un cuscinetto
orientabile a rulli.
I liquidi acidi corrodono rapidamente l’acciaio, mentre le soluzioni alcaline sono meno
dannose. I sali presenti nell’acqua formano con questa un elettrolita, che provoca una
corrosione di tipo galvanico (”water etching”).
L’acqua marina è quindi molto dannosa per i cuscinetti in quanto è nota l’elevata
aggressività dei cloruri presenti in percentuali più o meno elevate nell’acqua di mare.
Un altro tipo di corrosione è la ruggine di contatto.
Se viene oltrepassato il sottile film di ossido e l’ossidazione procede in profondità nel
materiale si è in presenza di ruggine di contatto.
Ruggine di contatto (“fretting
corrosion”) sull’anello esterno di
un cuscinetto orientabile.
Ampio sviluppo di ruggine di
contatto nel foro di un
cuscinetto orientabile a sfere.
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CARATTERISTICHE TECNICHE
Un tipico esempio di tale fenomeno è la corrosione che si manifesta quando esiste un
movimento reciproco tra l’anello del cuscinetto e la sua sede, allorché l’accoppiamento
è troppo libero.
Questo tipo di danneggiamento si chiama ruggine di contatto o di accoppiamento o
“fretting corrosion”e può essere in qualche caso relativamente profonda.
Il movimento reciproco può anche causare il distacco di piccole particelle di materiale,
che si ossidano rapidamente una volta esposte all’ossigeno della atmosfera.
A causa della ruggine di contatto gli anelli dei cuscinetti possono non appoggiarsi più
in maniera uniforme, cosa che compromette la corretta distribuzione del carico nei
cuscinetti stessi.
Le zone arrugginite agiscono anche come innesco di fratture.
USURA CORROSIVA
SEGNI
CARATTERISTICI
CAUSE
POSSIBILI RIMEDI
Zone di ruggine sulla
superficie esterna dell’anello
esterno o del foro di quello
interno.
Traccia di lavoro sulle piste
fortemente marcata nelle
posizioni corrispondenti.
Accoppiamento troppo
libero.
Sedi sull’albero o
nell’alloggiamento con errori
di forma.
Riparare le sedi.
Danneggiamenti primari: impronte
Generalità
Durante il funzionamento del cuscinetto possono comparire impronte sulle piste di
rotolamento e sui corpi volventi. Questa situazione si verifica quando lo sforzo di montaggio
viene applicato sull’anello sbagliato e quindi passa attraverso i rulli oppure quando il
cuscinetto è soggetto a carichi anormali da fermo. Anche le particelle estranee possono
provocare impronte.
Esempio di incauta
manipolazione: sul rullo di
un cuscinetto a due corone
di rulli cilindrici è stato inferto
un colpo di martello. Si sono
quindi evidenziate su di esso
d u e
i m p r o n t e
diametralmente opposte ed
a sua volta il rullo ha creato
un’impronta sulla pista
dell’anello esterno.
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CARATTERISTICHE TECNICHE
In questa situazione la distanza tra le impronte è la stessa di quella tra i corpi volventi.
Nei cuscinetti a rulli il danneggiamento assume la forma di un riporto di materiale e
successivamente, se la pressione aumenta, quella di un’impronta .
Impronte provocate da particelle estranee
Le particelle estranee, come sfridi o sbavature, se penetrano nel cuscinetto, provocano
impronte sulle piste quando su di esse transitano i corpi volventi.
Per procurare tali impronte non è necessario che si tratti di particelle dure: sono sufficienti
sottili pezzi di carta o fili di tessuto utilizzato per asciugare.
Solitamente le impronte si vanno a distribuire lungo tutta la superficie di rotolamento ed
hanno dimensioni contenute.
IMPRONTE
SEGNI
CARATTERISTICI
CAUSE
POSSIBILI RIMEDI
Impronte sulle piste di
entrambe gli anelli
distanziate come i corpi
volventi.
Sforzo di montaggio
applicato sull’anello
sbagliato.
Sovraccarico a cuscinetto
fermo.
Applicare lo sforzo di montaggio sull’anello che
va montato forzato.
Evitare i sovraccarichi o preferire altri cuscinetti
con C0 più elevato.
Impronte lungo piste di
rotolamento e sulla
superficie dei corpi volventi.
Ingresso di corpi o particelle
estranee nel cuscinetto.
Migliorare la pulizia del reparto di montaggio,
utilizzare lubrificante pulito e migliorare l’efficienza
dei sistemi di tenuta.
Danneggiamenti primari: riporti di materiale
Generalità
Il riporto di materiale, meglio conosciuto come “smearing”, si verifica quando due superfici
di contatto non sufficientemente lubrificate strisciano una contro l’altra sotto carico
applicato.
Le superfici a contatto diventano ruvide.
Causa l’attrito generato nei contatti con strisciamento e con insufficiente lubrificazione,
si arriva fino a temperature prossime a quelle di tempra e nei materiali si creano tensioni
che possono portare a fessure o sfaldature.
Nel caso dei cuscinetti a rulli si ha strisciamento localizzato soprattutto nella zona di
contatto tra testata dei rulli e spallamenti.
Riporti di materiale possono verificarsi quando i rulli, sottoposti a forti accelerazioni,
transitano nella sezione di cuscinetto coincidente al piano di applicazione del carico.
Riporti di materiale su rulli e spallamenti
Il danneggiamento con riporto di materiale nei cuscinetti a rulli si concentra principalmente
sulle testate dei rulli a contatto con gli spallamenti e sulle facce degli spallamenti stessi.
Questo fatto è imputabile ad una lubrificazione insufficiente tra le superfici a contatto o
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CARATTERISTICHE TECNICHE
ad un forte carico assiale applicato nella stessa direzione per un lungo tempo.
Al contrario se il carico assiale fosse applicato in entrambi i sensi il problema risulta
marginale in quanto il lubrificante ha maggiore probabilità di interporsi tra le due superfici.
Questo tipo di inconveniente può essere in parte evitato utilizzando adatti lubrificanti con
elevata untuosità e maggiore stabilità alla viscosità.
Testata di un rullo cilindrico con
evidenti segni di riporto di materiale
a causa di carichi assiali elevati e
insufficiente lubrificazione .
Ingrandimento di spallamento di
guida rulli con danneggiamento a
causa di riporti di materiale.
Riporti di materiale su piste di rotolamento
Un caso di errato montaggio dei cuscinetti a rulli cilindrici è quello in cui l’anello che
porta i rulli e la gabbia sono montati sull’altro anello di traverso e senza ruotarlo. In tale
caso i rulli danneggiano l’anello e generano riporti di materiale sotto forma di striature
trasversali. Anche i rulli si danneggiano.
Cuscinetto a rulli cilindrici con striature
sulla pista di rotolamento dell’anello
interno e sui rulli a causa di errate
operazioni di montaggio.
Questo tipo di danneggiamento può essere evitato lubrificando correttamente il cuscinetto
e ruotando uno dei due anelli.
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CARATTERISTICHE TECNICHE
RIPORTI
SEGNI
CARATTERISTICI
CAUSE
Testate dei rulli e facce degli
spallamenti ruvide e
colorate.
Strisciamento in presenza
di elevati carichi e con
insufficiente lubrificazione.
Utilizzare adatti lubrificanti.
Riporti sulle piste di
rotolamento dei cuscinetti a
rulli cilindrici sotto forma di
striature trasversali
posizionate alla stessa
distanza a cui sono i rulli.
Durante le operazioni di
montaggio, l’anello munito
di gabbia e rulli è stato
disposto obliquamente
rispetto all’altro anello.
Ruotare l’anello interno o quello esterno quando
lo si monta.
Lubrificare bene le superfici.
POSSIBILI RIMEDI
Danneggiamenti primari: passaggio di corrente
elettrica
Questa tipologia di danneggiamento viene spesso ignorata in quanto risulta essere più
rara delle precedenti ma quando si verifica produce importanti conseguenze.
Si ha passaggio di corrente elettrica attraverso un cuscinetto quando la corrente si
trasmette da un anello all’altro attraverso i corpi volventi; si verifica un danneggiamento
perché laddove si ha il contatto il processo è simile ad un arco di saldatura.
Il materiale interessato viene riscaldato a temperature dell’ordine di quelle di rinvenimento
fino a giungere in prossimità di quelle di fusione.
In tale situazione vengono create delle zone colorate, di varie dimensioni, in cui il materiale
è rinvenuto, ritemprato o fuso.
Laddove il materiale fonde si creano dei piccoli crateri. Il passaggio di corrente elettrica
porta spesso alla formazione di dentellature sulle piste e sui rulli.
Questo tipo di danneggiamento può essere confuso con quello generato da vibrazioni.
La differenza sta nel fatto che le cavità generate da corrente elettrica hanno il fondo
scuro mentre quelle generate da vibrazioni hanno fondo brillante o di aspetto color
ruggine.
Sono dannose per il cuscinetto sia la corrente alternata che la corrente continua così
come la corrente di bassa intensità.
L’entità del danneggiamento dipende da molti fattori:
•
•
•
•
•
intensità della corrente elettrica;
durata del passaggio di corrente;
carico sul cuscinetto;
velocità di rotazione del cuscinetto;
lubrificante.
Esistono diversi modi per evitare il passaggio di corrente nei cuscinetti ed il più agevole
risulta essere quello di provvedere all’isolamento dei motori elettrici.
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CARATTERISTICHE TECNICHE
PASSAGGIO DI CORRENTE ELETTRICA
SEGNI
CARATTERISTICI
CAUSE
POSSIBILI RIMEDI
Dentellature o crateri di
colore scuro sulle piste di
rotolamento e sui rulli.
Passaggio di corrente
elettrica attraverso il
cuscinetto in rotazione.
Fare in modo che la corrente non passi attraverso
il cuscinetto.
Usare cuscinetti isolati.
Bruciature localizzate sulle
piste di rotolamento e sui
corpi volventi.
Passaggio di corrente
elettrica attraverso il
cuscinetto fermo.
Fare in modo che la corrente non attraversi il
cuscinetto.
Usare cuscinetti isolati.
Danneggiamenti secondari: sfaldature
Le sfaldature (conosciute anche come “flaking” o “spalling”), classificate come un
danneggiamento di tipo secondario, sono la conseguenza del normale affaticamento
del materiale una volta che il cuscinetto ha raggiunto la sua normale durata, di ruggine,
di passaggi di corrente, di riporti di materiale. Quanto appena detto non è la usuale
causa di danneggiamento in quanto le sfaldature riscontrate sui cuscinetti sono attribuibili
anche ad altre cause:
• carichi esterni superiori a quelli previsti;
• contrasto assiale (es.: dilatazioni dell’albero).
• ovalizzazione delle sedi;
Solitamente ci si accorge di una sfaldatura quando si avvertono rumorosità e vibrazioni
nel cuscinetto che deve quindi essere sostituito.
SFALDATURE
SEGNI
CARATTERISTICI
CAUSE
POSSIBILI RIMEDI
Tracce di lavoro molto marcate sulle piste Precarico da eccessivo forzamento Modificare l’accoppiamento o
di entrambi gli anelli.
degli anelli
scegliere cuscinetti con
maggiore gioco interno.
Sfaldature nella zona maggiormente caricata. Eccessiva differenza di temperatura Scegliere cuscinetti con
tra l’anello interno e l’anello esterno. maggiore gioco interno.
Tracce di lavoro molto marcate in due Sede ovalizzata sull’albero o Costruire un nuovo albero o un
posizioni diametralmente opposte dell’anello. nell’alloggiamento.
nuovo alloggiamento.
Sfaldature in tali zone.
Sfaldature sullo spigolo della pista. Cuscinetto montato obliquo. Utilizzare una bussola di
montaggio con facce parallele.
Sfaldature all’inizio della zona sotto carico
sulla pista dei cuscinetti.
Sfaldature distanziate come i corpi volventi
e sulle piste di rotolamento.
Sfaldature originate da ruggine.
Sfaldature sulla pista di uno dei due anelli.
Zona corrosa nella corrispondente parte
della superficie diametrale esterna o del foro
del cuscinetto.
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Riporti di materiale dovuti a
slittamento.
Riporti di materiale trasversali dovuti
a pratiche di montaggio errate.
Ruggine profonda.
Ruggine di contatto.
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CARATTERISTICHE TECNICHE
Danneggiamenti secondari: fessure
Negli anelli dei cuscinetti le fessure si possono formare per vari motivi:
•
•
•
•
incauta manipolazione durante le operazioni di montaggio e di smontaggio;
colpi di martello inferti sugli anelli;
montaggio forzato a caldo di un anello su un albero fuori tolleranza;
riporti, ruggine di contatto e sfaldature.
FESSURE
SEGNI
CARATTERISTICI
CAUSE
POSSIBILI RIMEDI
Fessure o frammenti che si staccano,
generalmente su una facciata dell’anello.
Colpi inferti all’anello, in
occasione del montaggio,
con un martello o uno
scalpello duro.
Interporre sempre un manicotto di
materiale tenero.
Non colpire mai direttamente il
cuscinetto.
Fessure e riporti di materiale sull’anello.
L’anello può essere spaccato in senso trasversale.
Le fessure da riporti si formano di solito
trasversalmente rispetto all’andamento di questi.
Riporti.
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