Montaggio dei cuscinetti
L'IMPORTANZA DI UN CORRETTO MONTAGGIO
Un cuscinetto può lavorare al meglio delle sue caratteristiche solo se è montato correttamente sull'albero e nel suo alloggiamento.
Interferenze insufficienti sulle superfici di accoppiamento possono causare infatti deformazioni degli anelli del cuscinetto in senso circolare.
Una volta che questo accade, si presenterà velocemente una considerevole usura della superficie di accoppiamento e sia l'albero che l'alloggiamento ne verranno danneggiati. Inoltre, particelle abrasive possono penetrare nel cuscinetto provocando vibrazioni, calore eccessivo e danni alle piste.
È quindi necessario far sì che gli anelli del cuscinetto sottoposti a carico rotante abbiano un'adeguata interferenza per impedirne lo scorrimento. Quando si utilizzano cuscinetti delle serie sottili a basso carico, essi devono essere fissati tramite una ghiera. I cuscinetti caricati staticamente in genere non hanno bisogno di essere accoppiati con interferenza. Solo quando sono soggetti ad un alto livello di vibrazioni, occorre un accoppiamento con interferenza, sia per gli anelli interni che esterni.
ACCOPPIAMENTO CUSCINETTO ED ALBERO
| CONDIZIONE DI CARICO (ALBERO IN ACCIAIO PIENO) | DIAMETRO FORO ALBERO | TOLLERANZA ALBERO | ||
|---|---|---|---|---|
| SERIE SOTTILE | ALTRE SERIE | |||
| CARICO ROTANTE PER ANELLO INTERNO O CARICO DI DIREZIONE INDETERMINATA | CARICO LEGGERO P<=0.06Cr OPPURE CARICO VARIABILE | 10≤d≤18 18≤d≤30 30≤d≤50 |
h5 h5 h5 |
js5 js5 js5 |
| CARICO STANDARD P=0.06~0.12Cr | 10≤d≤18 18≤d≤30 30≤d≤50 |
js5 js5 js5 |
j5 k5 k5 |
|
| CARICO ROTANTE PER ANELLO ESTERNO | ANELLO INTERNO ASSIALMENTE LIBERO SULL'ALBERO | TUTTI I DIAMETRI FORI |
g5 | g6 |
| ANELLO INTERNO ASSIALMENTE POCO LIBERO SULL'ALBERO | TUTTI I DIAMETRI FORI |
h5 | h6 | |
ACCOPPIAMENTO CUSCINETTO ED ALLOGGIAMENTO
| CONDIZIONE DI CARICO (ALLOGGIAMENTO MONOBLOCCO) | SPOSTAMENTO ASSIALE DELL'ANELLO ESTERNO | TOLLERANZA ALLOGGIAMENTO | ||
|---|---|---|---|---|
| SERIE SOTTILE | ALTRE SERIE | |||
| CARICO ROTANTE PER ANELLO INTERNO | TUTTI I CARICHI | POSSIBILE | H6 | H7 |
| CARICHI LEGGERI O NORMALI | POSSIBILE | H7 | H8 | |
| ALBERO ED ANELLO INTERNO RAGGIUNGONO UN'ELEVATA TEMPERATURA | POSSIBILE | G6 | G7 | |
| ELEVATA PRECISIONE DI ROTAZIONE CON CARICHI LEGGERI O NORMALI | GENERALMENTE IMPOSSIBILE | K5 | K6 | |
| POSSIBILE | JS6 | J6 | ||
| ESIGENZA DI FUNZIONAMENTO SILENZIOSO | POSSIBILE | H6 | H6 | |
| CARICO DI DIREZIONE INDETERMINATA | CARICHI LEGGERI O NORMALI | GENERALMENTE POSSIBILE | JS6 | J7 |
| CARICHI NORMALI O ELEVATI | GENERALMENTE IMPOSSIBILE | K5 | K7 | |
| CARICHI D'URTO ELEVATI | IMPOSSIBILE | M5 | M7 | |
| CARICHI LEGGERI O VARIABILI | IMPOSSIBILE | M5 | M7 | |
| CARICO ROTANTE PER ANELLO ESTERNO | CARICHI NORMALI O ELEVATI | IMPOSSIBILE | N5 | N7 |
| CARICHI GRAVOSI O CARICHI D'URTO ELEVATI CON ALLOGGIAMENTI SOTTILI | IMPOSSIBILE | P6 | P7 | |
CONDIZIONI DI CARICO E ACCOPPIAMENTI CONSIGLIATI
| ANELLO ROTANTE | CARICO | CONDIZIONI DI CARICO | ACCOPPIAMENTO CONSIGLIATO |
|---|---|---|---|
 ANELLO INTERNO |
 STAZIONARIO |
Carico rotante per anello interno Carico stazionario per anello esterno |
Accoppiamento forzato per anello interno Accoppiamento libero per anello esterno |
 ANELLO ESTERNO |
 ROTANTE |
||
ANELLO ESTERNO |
 STAZIONARIO |
Carico rotante per anello esterno Carico stazionario per anello interno |
Accoppiamento libero per anello interno Accoppiamento forzato per anello esterno |
ANELLO INTERNO |
 ROTANTE |
||
| CARICO DI DIREZIONE INDETERMINATA (VARIABILE O CARICO SBILANCIATO) | ROTANTE O STAZIONARIO |
CARICO DI DIREZIONE INDETERMINATA |
Accoppiamento forzato per anello interno e esterno |
CALCOLO DELL'ACCOPPIAMENTO
1) SOLLECITAZIONE DI ACCOPPIAMENTO, ESPANSIONE E CONTRAZIONE DEGLI ANELLI
ll montaggio corretto per ogni applicazione viene stabilito tenendo conto di fattori come il carico, la velocità, la temperatura, il montaggio e lo smontaggio del cuscinetto.
L'accoppiamento con interferenza dovrebbe essere maggiore del normale negli alloggiamenti con spessori sottili, in quelli in lega leggera o in alloggiamenti cavi.
2) RELAZIONE TRA CARICO ED INTERFERENZA
L'accoppiamento con interferenza di albero ed anello interno diminuisce sotto il carico radiale. La riduzione dell'accoppiamento è calcolata in base alla seguente formula.
Deve essere utilizzato il valore più alto delle due formule riportate di seguito:
∆dF=0.08×√d/B•Fr×10-3 (mm)
∆dF=0.02×Fr/B×10-3 (mm)
∆dF=0.02×Fr/B×10-3 (mm)
3) VARIAZIONE DELL'INTERFERENZA DOVUTA ALLA DIFFERENZA DI TEMPERATURA TRA CUSCINETTI, ALBERI E ALLOGGIAMENTI
Ogni anello o corpo volvente di un cuscinetto che ruota essendo soggetto a carico genera calore che interesserà gli accoppiamenti con interferenza dell'albero e dell'alloggiamento. Prendendo ad esempio una differenza di temperatura tra cuscinetto e alloggiamento di ∆T(°C), quella della superficie di accoppiamento dell'albero e del cuscinetto sarà (0.10~0.15) ∆T.
Di conseguenza la diminuzione dell'interferenza dell'anello interno dovuta alla variazione di temperatura, viene calcolata mediante la seguente formula:
∆dT=(0.10 ~ 0.15)×∆T•a•d=0.0015×∆T•d×10-3 (mm)
dove:
- ∆dT = riduzione di interferenza dovuta alla differenza di temperatura (mm)
- ∆T = Differenza tra la temperatura del cuscinetto e l'alloggiamento circostante (°C)
- a = coefficiente di dilatazione lineare per acciaio standard=12.5×10-6 (l/°C)
- a = coefficiente di dilatazione lineare per acciaio inox=10.3×10-6 (l/°C)
- d = diametro nominale del foro del cuscinetto (mm)
nota: Occorre tenere conto che l'accoppiamento può aumentare a causa di variazioni della temperatura.
4) RELAZIONE TRA INTERFERENZA EFFETTIVA E FINITURA SUPERFICIALE DELLE SEDI
La finitura superficiale viene levigata durante l'accoppiamento e l'interferenza effettiva diventa minore dell'interferenza teorica.
La qualità della rugosità superficiale di una superficie di riscontro influisce su quanto questa interferenza teorica diminuisce. L'interferenza effettiva solitamente può essere calcolata come segue:
albero rettificato : ∆d=d/(d+2)•∆da(mm)
albero tornito : ∆d=d/(d+3)•∆da(mm)
albero tornito : ∆d=d/(d+3)•∆da(mm)
dove:
- ∆d = interferenza effettiva (mm)
- ∆da = interferenza teorica (mm)
- d = diametro nominale del foro del cuscinetto (mm)
Combinando questi fattori, l'accoppiamento con interferenza teorica necessario per l'anello interno e l'albero, quando l'anello interno è soggetto a carico rotante, viene calcolato come segue:
∆da≥(∆dF+ ∆dT) ((d+3)/d o (d+2)/d) (mm)
Normalmente, le sedi di albero ed alloggiamento devono rispettare gli standard di precisione di lavorazione come sotto riportato:
PRECISIONE DI LAVORAZIONE DI ALBERI ED ALLOGGIAMENTI
| CARATTERISTICHE | ALBERO | ALLOGGIAMENTO |
|---|---|---|
| PRECISIONE DI CIRCOLARITÀ | AL DI SOTTO DEL 50% DELLA TOLLERANZA DEL DIAMETRO ALBERO | AL DI SOTTO DEL 50% DELLA TOLLERANZA DEL DIAMETRO ALLOGGIAMENTO |
| PRECISIONE DI FORMA CILINDRICA | AL DI SOTTO DEL 50% DELLA TOLLERANZA DEL DIAMETRO ALBERO ENTRO LA LARGHEZZA DEL CUSCINETTO | AL DI SOTTO DEL 50% DELLA TOLLERANZA DEL DIAMETRO ALLOGGIAMENTO ENTRO LA LARGHEZZA DEL CUSCINETTO |
| PRECISIONE DI QUADRATURA | ≤3/1000(0.17°) | |
| RUGOSITÀ DELLE SUPERFICI DI ACCOPPIAMENTO | Rmax 3.2 | Rmax 6.3 |
Montare cuscinetti con accoppiamenti ad interferenza leggera o elevata può condurre ad un prematuro cedimento del cuscinetto. Per garantire condizioni operative di sicurezza, occorre ridurre le variazioni di tolleranza dell'albero, dell'alloggiamento e foro cuscinetto e diametro esterno.
Raccomandiamo che le zone di tolleranza siano divise in due fasce e il montaggio sia applicato in base alla selezione. I cuscinetti scelti tra due fasce di tolleranza per anello interno ed esterno sono disponibili su richiesta.