Dimensioni
DURATA
Quando i cuscinetti ruotano, gli anelli interni ed esterni ed i corpi volventi sono continuamente caricati. Questo produce un'usura del materiale e l'eventuale rottura.
Il numero totale di giri prima che si verifichi un cedimento è chiamato durata nominale.
La vita dei singoli cuscinetti varia notevolmente, anche se sono della stessa dimensione, stesso materiale, stesso trattamento termico e sottoposti alle medesime condizioni di esercizio.
Statisticamente, il numero totale di giri raggiunto o superato dal 90% di un gruppo sufficientemente ampio di cuscinetti apparentemente identici, prima che appaia il primo caso di fatica del materiale, è chiamato durata nominale.
COEFFICIENTE DI CARICO DINAMICO
Il coefficiente di carico dinamico di un cuscinetto con anello interno rotante e anello esterno statico è rappresentato dal carico di grandezza e di dimensioni costanti, che un gruppo sufficientemente ampio di cuscinetti apparentemente identici può sopportare per una durata nominale di un milione di giri.
I cuscinetti radiali subiscono carico centrale. I valori indicati alla sigla Cr nelle tabelle dimensionali di questo catalogo sono indicati per l'acciaio per cuscinetti 100Cr6.
Per l'acciaio inossidabile viene utilizzato l'85% di questo valore.
FORMULA DELLA DURATA
La formula per il calcolo della durata nominale dei cuscinetti a sfere caricati dinamicamente è la seguente:
L10 = (Cr/P)3 (x106 Giri)
L10h = 16667/n·(Cr/P)3 (Ore)
L10h = 16667/n·(Cr/P)3 (Ore)
dove:
- L10 = durata nominale in milioni di giri
- Cr = coefficiente di carico dinamico (N)
- n = velocità di rotazione (giri / minuto)
- L10h = durata nominale in ore
- P = carico dinamico equivalente (N)
ESEMPI DI VALORI DI DURATA NOMINALE L10h:
| CONDIZIONI DI ESERCIZIO | DURATA NOMINALE L10h |
|---|---|
| Funzionamento infrequente | 500 |
| Funzionamento breve o intermittente. Il cedimento ha poco effetto sulla funzione | 4,000~8,000 |
| Funzionamento intermittente. Il cedimento ha un effetto significativo sulla funzione | 8,000~12,000 |
| 8 ore di funzionamento non continuo | 12,000~20,000 |
| 8 ore di funzionamento continuo | 20,000~30,000 |
| 24 ore di funzionamento continuo | 40,000~60,000 |
| 24 ore di funzionamento garantito senza guasti | 100,000~200,000 |
FORMULA DELLA DURATA CORRETTA
La formula della durata sopra riportata è di uso generale. Nei casi in cui è richiesta un'affidabilità superiore al 90%, e nei casi nei quali dovrebbero essere prese in considerazione per la durata di vita circostanze diverse dal carico e la velocità o la frequenza di funzionamento, la Norma ISO 281 / 1990 offre una formula della durata prolungata:
Lna=a1×a2×a3×(Cr/P)3 ×106 (giri)
dove:
- Lna = Durata nominale corretta in milioni di giri, con una affidabilità del (100-n)% (n = tasso di affidabilità)
- Cr = Coefficiente di carico dinamico (N)
- P = Carico dinamico equivalente (N)
- a1 = Fattore correttivo di affidabilità
- a2 = Fattore correttivo per il materiale
- a3 = Fattore correttivo per condizioni di esercizio
1) Fattore correttivo dell'affidabilità a1
Quando è richiesta un'affidabilità superiore al 90%, il fattore corrispondente deve essere scelto in base alla tabella seguente:
| AFFIDABILITÀ | 90 | 91 | 92 | 93 | 94 | 95 | 96 | 97 | 98 | 99 | (99.6) | (99.9) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| a1 | 1.00 | 0.92 | 0.84 | 0.77 | 0.64 | 0.62 | 0.53 | 0.44 | 0.33 | 0.21 | (0.10) | (0.037) |
2 ) Fattore correttivo del materiale a2
Il miglioramento delle tecniche di lavorazione delle materie prime e del trattamento termico dei componenti hanno portato ad una durata a fatica prolungata per i cuscinetti. Il materiale standard dei nostri cuscinetti è un acciaio di qualità superiore degassato sottovuoto che permette una durata prolungata dei cuscinetti.
I coefficienti di carico riportati nel presente catalogo sono stati stabiliti tenendo in considerazione questa durata di vita prolungata. Questo fa' sì che le ore possibili di esercizio aumentino del 2,2 e che la capacità di carico aumenti dell' 1,3. Il fattore materiale a2 pari a 1.
3) Fattore correttivo delle condizioni operative a3
Si tratta di un fattore correttivo per soddisfare condizioni operative non abituali per lubrificazione, temperatura e carico.
In buone condizioni di lubrificazione con un film permanente di lubrificante tra gli corpi volventi e gli anelli, il fattore a3 è pari a 1.
In condizioni sfavorevoli (dm•n ≤ 10.000), deve essere scelto un fattore a3 < 1. dm = diametro cuscinetto (D + d)/2 , n = velocità di funzionamento.
A temperature superiori a 120°C, si verificano maggiori variazioni dimensionali e la durezza del materiale decade, influenzando così la vita del cuscinetto.
Il fattore operativo correttivo per la temperatura (f t ) può essere ricavato dalla seguente tabella:
| TEMPERATURA CUSCINETTO (°C) | 120 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 | 300 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| FATTORE TEMPERATURA (ft ) | 1.00 | 0.90 | 0.85 | 0.75 | 0.65 | 0.60 | 0.52 | 0.45 |
Cuscinetti stabilizzati termicamente, nei quali le dimensioni si mantengono stabili al di sopra dei 120°C, sono disponibili su richiesta.
COEFFICIENTE DI CARICO STATICO "Cor"
Il coefficiente di carico statico si applica ai cuscinetti nei quali il movimento di rotazione non avviene o avviene solo raramente.
I coefficienti di carico e i metodi di calcolo in questo catalogo si basano sui principi descritti nella norma ISO 281 e nelle Disposizioni ISO N°76, tenendo conto del livello attuale della tecnologia raggiunta per i cuscinetti.
Un carico statico eccessivo provoca brinellatura nel punto di contatto tra il corpo volvente e la pista.
Come standard di carico statico ammissibile, il coefficiente di carico Cor per i cuscinetti radiali viene stabilito come segue:
Pressione massima nel punto di contatto tra l'elemento volvente e l'anello del cuscinetto pari a 4200 MPa e deformazione permanente totale del cuscinetto di ca. 1/10000esimo del diametro del corpo volvente.
Il coefficiente di carico statico per l'acciaio inossidabile è l'80% di quello per l'acciaio standard dei cuscinetti.
CARICO DINAMICO EQUIVALENTE "P"
Le condizioni di carico sui cuscinetti sono generalmente una combinazione di carichi radiali e assiali. Al fine di stabilire il carico radiale equivalente con forza e direzione definite, si usa la formula seguente:
| Fa/(ZD2) | e | Fa/Fr≤e | Fa/Fr>e | ||
|---|---|---|---|---|---|
| X | Y | X | Y | ||
| 0.172 | 0.19 | 1 | 0 | 0.56 | 2.30 |
| 0.345 | 0.22 | 1 | 0 | 0.56 | 1.99 |
| 0.689 | 0.26 | 1 | 0 | 0.56 | 1.71 |
| 1.03 | 0.28 | 1 | 0 | 0.56 | 1.55 |
| 1.38 | 0.30 | 1 | 0 | 0.56 | 1.45 |
| 2.07 | 0.34 | 1 | 0 | 0.56 | 1.31 |
| 3.45 | 0.38 | 1 | 0 | 0.56 | 1.15 |
| 5.17 | 0.42 | 1 | 0 | 0.56 | 1.04 |
| 6.89 | 0.44 | 1 | 0 | 0.56 | 1.00 |
P=XFr+YFa(N)
dove:
- Fr = CARICO RADIALE (N)
- Fa = CARICO ASSIALE (N)
- X = FATTORE CARICO RADIALE
- Y = FATTORE CARICO ASSIALE
- D = DIAMETRO SFERA (mm)
CARICO STATICO EQUIVALENTE "Po"
Per i cuscinetti soggetti sia a carichi radiali che assiali, il carico statico con forza e direzione definite è chiamato Carico Statico Equivalente.
Deve essere utilizzato il valore più alto delle due formule riportate di seguito:
Po=0.6×Fr+0.5×Fa(N)
Po=Fr(N)
Po=Fr(N)
FATTORE DI SICUREZZA A CARICO STATICO "fs"
Il carico statico equivalente dipende dal coefficiente di carico statico. Sempre tenendo in considerazione il limite di carico del cuscinetto in base alle condizioni:
fs=Cor/Po
dove:
- fs = FATTORE SICUREZZA
- Cor = COEFFICIENTE DI CARICO STATICO (N)
- Po = CARICO STATICO EQUIVALENTE SUL CUSCINETTO (N)
| CONDIZIONE IN ATTO | fs |
|---|---|
| FUNZIONAMENTO NORMALE | 1.0 |
| CARICO D'URTO | 1.5 |
| ROTAZIONE SILENZIOSA E MOLTO PRECISA | 2.0 |