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Design delle disposizioni di boccole

I fattori più importanti per la scelta del materiale e della finitura della controfaccia di strisciamento della boccola sono le condizioni di carico ovvero carico, angolo di oscillazione e tipo di movimento, e quelle ambientali. 

Per le applicazioni in cui esiste il rischio di corrosione, la controfaccia deve essere sufficientemente resistente. Le incisioni sulla controfaccia causate dalla corrosione e le particelle prodotte dalla stessa, contaminazione da particolato abrasivo, causano un aumento della ruvidezza superficiale e accelerano l'usura. In tali casi occorre utilizzare l'acciaio inossidabile o ricorrere a un trattamento superficiale, come cromatura dura, nichelatura, oppure ossidazione elettrolitica.

In questa pagina sono riportati consigli specifici per il tipo di boccola, in base alle seguenti considerazioni di progettazione, dove applicabili:

  • tolleranze per alberi e alloggiamenti
  • durezza e ruvidezza dell'albero
  • materiale e finitura superficiale delle controfacce
  • design dei componenti correlati
  • soluzioni di tenuta
Boccole in bronzo massiccio
Tolleranze
per l'albero
da e7a e8

Tolleranza per l'alloggiamentoH7

Ruvidezza albero
Ra ≤ 1,0 µm

Durezza albero
da 165 a 400 HB


Boccole in bronzo sinterizzato
Tolleranze
per l'albero
da f7 a f8

Tolleranza per l'alloggiamentoH7

Ruvidezza albero
Ra: da 0,2 a 0,8 µm

Durezza albero
da 200 a 300 HB


Boccole con avvolgimento in bronzo
Tolleranze
per l'albero
da e7 a f8

Tolleranza per l'alloggiamentoH7

Ruvidezza albero
Ra: da 0,4 a 0,8 µm

Durezza albero
da 150 a 400 HB


Boccole in PTFE e POM composito
Tolleranze per l'albero

Boccole metriche in PTFE composito (tabella 1): 

  • d ≤ 75 mm: f7
  • d > 75 mm: h8

Boccole metriche in POM composito: h8 (tabella 2)

Boccole in pollici in PTFE composito (tabella 3):

Boccole in pollici in POM composito (tabella 4)

Tolleranze per l'alloggiamento1)

Boccole metriche in PTFE composito (tabella 1):

  • D ≤ 4 mm: H6
  • D > 4 mm: H7

Boccole metriche in POM composito: H7 (tabella 2)

Boccole in pollici in PTFE composito (tabella 3):

Boccole in pollici in POM composito (tabella 4)

Ruvidezza albero

Boccole in PTFE composito: Ra ≤ 0,4 µm; Rz ≤ 3,0 µm

Boccole in POM composito: Ra ≤ 0,8 µm; Rz ≤ 6,0 µm

Durezza albero

Boccole in PTFE composito: da 300 a 600 HB

Boccole in POM composito: da 150 a 600 HB

1)Le tolleranze consigliate e i limiti di riferimento riportati nelle tabelle sono validi per alloggiamenti in acciaio e in ghisa. Se si utilizzano alloggiamenti in lega leggera, potrebbe essere necessaria una maggiore interferenza, a causa delle differenti caratteristiche di dilatazione termica dell'alloggiamento e della boccola. Diversamente, l'alloggiamento potrebbe non riuscire più a vincolare la boccola in senso radiale, a causa della maggiore dilatazione termica, e il gioco in esercizio potrebbe rivelarsi troppo grande. Se non fosse possibile adottare un'interferenza maggiore, si può ricorrere a un adesivo per fissare la boccola in posizione. In alcuni casi, potrebbe essere necessario impedire un aumento non ammissibile del gioco in esercizio, scegliendo una tolleranza idonea per l'albero.



Materiale e finitura superficiale delle controfacce
Per la controfaccia per le disposizioni di cuscinetti radenti in PTFE e POM composito, di norma, sono idonei acciai al carbonio dolci con superficie rettificata.
Per applicazioni più gravose, SKF consiglia controfacce temprate, con una durezza superficiale di almeno 500 HB (50 HRC). In alternativa sono possibili trattamenti di cromatura dura, nichelatura o simili. In ogni caso Ra non dovrebbe superare 0,3 μm (Rz ≤ 2 μm). Migliore è la finitura superficiale, e migliori saranno il funzionamento e le proprietà antiusura.


Design dei componenti correlati
Per evitare la formazione di gradini, la superficie dell'albero su cui striscia la boccola, ovvero la controfaccia, deve essere sempre più ampia della boccola stessa, specialmente se si prevede uno spostamento assiale dell'albero rispetto all'alloggiamento determinato dalla dilatazione assiale.
Per facilitare il montaggio, le estremità dell'albero e i fori dell'alloggiamento devono essere dotati di smusso di invito con un angolo compreso tra 10 e 15° (fig. 1). Questi smussi semplificato la calettatura della boccola nell'alloggiamento e l'inserimento dell'albero nel foro della boccola stessa, senza rischiare di danneggiare la superficie di strisciamento.
Gli spallamenti nell'alloggiamento per il fissaggio assiale della boccola devono avere un diametro uguale o maggiore di d + 0,8 mm.
Quando le boccole in materiale PTFE composito operano senza lubrificante, è molto importante che le posizioni cuscinetto siano accuratamente allineate. Se non è possibile evitare un disallineamento tra le posizioni, si devono adottare idonee misure nella fase di progettazione, per impedire sollecitazioni perimetrali eccessive. Si può, ad esempio, scaricare su ambo i lati la sede nel foro di alloggiamento, oppure impiegare una boccola più larga, in modo che sporga da entrambi i lati della sede stessa (fig. 2).
Se si deve compensare il disallineamento, e le condizioni di esercizio lo permettono, si consiglia di optare per boccole in POM composito. Lo strato di rivestimento di questo materiale può essere sottoposto a lavorazioni minori dopo il montaggio della boccola nel foro dell'alloggiamento.
Per gli alberi per cui è richiesto sia il supporto radiale, sia il vincolo assiale, si possono utilizzare boccola flangiate o una combinazione di boccola e ralla reggispinta (Design delle disposizioni di ralle reggispinta) (fig. 3), in base all'entità del carico assiale.. Le boccole flangiate o le ralle sono vantaggiose anche quando il carico assiale è leggero e il materiale o il grado di finitura delle superfici non consentono di sopportare spinte assiali. Si ricorda che, la controfaccia deve coprire completamente la superficie di strisciamento della flangia o boccola flangiata. Per i sistemi di cuscinetti in cui si utilizzino boccole flangiate, l'area di passaggio dal foro dell'alloggiamento allo spallamento deve essere smussata, per evitare il contatto con la boccola nell'area di contatto con la flangia (fig. 4).


Soluzioni di tenuta
Le tenute possono influenzare considerevolmente la durata di esercizio delle boccole in materiale composito. Nella scelta della tenuta, è necessario considerare con particolare attenzione il design e lo spazio disponibile. Inoltre, anche i costi devono essere giustificabili. Le boccole lisce in materiale composito, ad esempio, possono sopportare particelle contaminanti incorporate, soprattutto nello strato di POM composito e sono quindi relativamente insensibili alla contaminazione. Di solito non richiedono una speciale protezione contro gli agenti contaminanti nell'aria.
Tuttavia, in posizioni esposte a condizioni di forte contaminazione, devono essere adeguatamente protette dall'ambiente esterno e dall'ingresso di agenti contaminanti. Una sistema di tenuta semplice ed efficiente si può ottenere utilizzando i componenti adiacenti come tenute (fig. 5).
Le tenute radiali per alberi a sezione trasversale ridotta, ad esempio quelle con design G che si utilizzano per i cuscinetti a rullini, nella maggior parte dei casi, assicurano una protezione adeguata per le boccole lisce in materiale composito (fig. 6). In caso di requisiti particolarmente impegnativi per il sistema di tenuta, può essere necessario ricorrere a tenute speciali in gomma, plastica o materiali simili, ad esempio i raschiatori SKF (fig. 7).
In ambienti fortemente contaminati, specie in presenza di sabbia o terra, le tenute in gomma o in plastica, di norma, hanno breve durata. In questi casi, una buona soluzione di tenuta si può ottenere attraverso la regolare rilubrificazione.

Boccole in poliammide con PTFE
Tolleranze
per l'albero
da h8 a h9

Tolleranza per l'alloggiamentoH7

Ruvidezza albero
Ra ≤ 0,8 µm

Durezza albero
da 100 a 300 HB


Boccole con fibre avvolte
Tolleranze per l'albero
h8

Tolleranza per l'alloggiamento
H7

Ruvidezza albero

Ra: da 0,2 a 0,4 µm
Rz: da 1,0 a 2,0 µm

Durezza albero
≥ 490 HB (≥ 50 HRC)



Materiale e finitura superficiale delle controfacce
In caso di boccole con fibre avvolte, SKF, di norma, consiglia di optare per controfacce temprate.
Profili con spigoli vivi, ad esempio elevati valori di Rr, sono causa di forte usura, anche se i valori di Ra rientrano nella gamma consigliata. Mentre per movimenti di oscillazione può essere accettabile un grado di ruvidezza più elevato, in caso di rotazione o movimenti lineari elevati valori di ruvidezza causano una forte usura.
Per sfruttare tutte le potenzialità delle boccole in termini di durata può quindi essere necessario ottimizzare la controfaccia. I migliori risultati si sono ottenuti con superfici lucidate, con rivestimento al cromo duro e con superfici nitrurate.
La possibilità di ottenere una durata adeguata, quando le condizioni della controfaccia non rientrano nei limiti indicati in precedenza, deve essere valutata per ogni singolo caso.
Per ulteriori informazioni, rivolgetevi al servizio di ingegneria dell'applicazione della SKF.


Soluzioni di tenuta
Le boccole con fibre avvolte offrono una capacità limitata di sopportare particelle solide incorporate nel materiale delle fibre. Quindi, le tenute possono prolungare considerevolmente la loro durata di esercizio, quando queste boccole vengono utilizzate in ambienti fortemente contaminati. In caso contrario, gli agenti contaminanti determinano il danneggiamento della trama della superficie di strisciamento e il suo progressivo deterioramento, con conseguente rapido aumento dell'usura. SKF consiglia di utilizzare raschiatori SKF, che consentono le stesse velocità di strisciamento delle boccole con fibre avvolte, per proteggere la superficie di strisciamento dall'ingresso di agenti contaminanti abrasivi (fig. 7). Le Tenute radiali per alberi o le Tenute radiali per alberi a sezione trasversale ridotta offrono soluzioni di tenuta altrettanto adeguate. 


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