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Vincolo radiale dei cuscinetti

L’anello interno e quello esterno degli snodi sferici devono essere fissati (vincolati) in senso radiale sull’albero e nell’alloggiamento, in modo da consentire movimenti di strisciamento nel cuscinetto senza scorrimento dell'anello. Lo scorrimento dell'anello si verifica quando lo stesso, sotto carico, ruota nella sua sede in direzione circonferenziale. Per vincolare un cuscinetto in direzione radiale di solito è necessario un accoppiamento con interferenza. Tuttavia non è sempre possibile adottare questo tipo di accoppiamento, ad es. quando sono richieste procedure di montaggio e smontaggio semplici, o quando lo snodo deve consentire spostamenti assiali senza restrizioni. L'accoppiamento adatto viene determinato sempre dalle condizioni di esercizio.

1. il tipo e l'entità del carico.

Il grado di interferenza deve pertanto essere adeguato al tipo e all'entità del carico, ovvero più pesante è il carico e più intensi sono i carichi da urto, e più vincolante sarà l'accoppiamento con interferenza richiesto (fig 1).

  • In caso di carichi pesanti, la deformazione elastica degli snodi sferici può ripercuotersi sull'accoppiamento con interferenza e determinare lo scorrimento dell'anello.
  • La resistenza dei componenti correlati deve essere adeguata ai carichi e supportare completamente il cuscinetto.
  • Se i componenti correlati si deformano, gli anelli del cuscinetto temprati di profondità sono a rischio di frattura.
  • Gli snodi sferici acciaio su acciaio richiedono un accoppiamento più vincolante rispetto agli omologhi esenti da manutenzione con coefficiente un attrito più basso.

2. Gioco interno del cuscinetto

Un accoppiamento con interferenza sull'albero e nell'alloggiamento provoca la dilatazione elastica dell'anello interno e la compressione elastica di quello esterno. Ciò determina la riduzione del gioco interno nel cuscinetto, prima dell'esercizio. Il gioco in esercizio (fig. 2) tiene inoltre in considerazione il carico e la temperatura operativa.
Il gioco interno radiale iniziale dei cuscinetti varia in base al tipo e alle dimensioni degli stessi. Il gioco è stato scelto in modo che se vengono applicate le tolleranze consigliate per le sedi albero e alloggiamento, il cuscinetto conserva un gioco in esercizio (o precarico) adeguato in condizioni operative normali.
Se per entrambi gli anelli del cuscinetto si applica un accoppiamento con interferenza vincolante, o se le temperature in esercizio sono inusuali, può essere necessario optare per un gioco interno iniziale maggiore rispetto a quello “Normale” per gli snodi acciaio su acciaio.

3. Condizioni di temperatura

Durante l'esercizio, gli anelli dello snodo, di norma, presentano una temperatura più alta di quella delle rispettive sedi, Ciò significa che

  • l'accoppiamento dell'anello interno si allenta (fig. 3)
  • l'accoppiamento dell'anello esterno diventa più vincolante e può limitare gli spostamenti assiali richiesti nell'alloggiamento.
Notevoli differenze di temperatura tra anello interno e anello esterno determinano cambiamenti del gioco in esercizio. Nella scelta dell'accoppiamento è necessario tenere in considerazione questa condizione o il cuscinetto potrebbe grippare, rendendo difficile o impossibile la rotazione dell'albero.

4. Design dei componenti correlati

Le sedi cuscinetto sull'albero o nell'alloggiamento non devono determinare distorsioni non uniformi
anelli cuscinetto (fuori rotondità) (fig. 4).
Quindi:

  • Gli alloggiamenti in due metà non sono idonei per l'accoppiamento con interferenza.
  • Gli alloggiamenti a pareti sottili, quelli in lega leggera e gli alberi cavi richiedono accoppiamenti più vincolanti, rispetto agli alloggiamenti a parete spessa in acciaio o in ghisa e agli alberi pieni, e devono essere sufficientemente robusti.
  • In caso di carichi pesanti e accoppiamenti con interferenza sono necessari alloggiamenti monoblocco a parete spessa in acciaio o ghisa e alberi pieni in acciaio.

5. Spostamento assiale degli snodi per la posizione libera

I cuscinetti per la posizione libera offrono solo supporto radiale e devono sempre potersi spostare in direzione assiale (fig. 5). Questa condizione si ottiene, di norma, scegliendo un accoppiamento libero per uno degli anelli dello snodo, generalmente quello interno. I motivi comprendono i seguenti: 

  • La sede dell'albero può essere temprata e rettificata in maniera semplice ed economica per agevolare lo spostamento assiale. La durezza dell'albero dovrebbe essere almeno 50 HRC.
  • Gli anelli interni della maggior parte degli snodi sferici presentano un taglio assiale in una o due posizioni, oppure sono divisi radialmente. Ciò può rendere difficile, se non addirittura impossibile, lo spostamento assiale.
  • Il foro dell'alloggiamento deve essere protetto dall'usura.

Finitura superficiale delle sedi


La ruvidezza consigliata per le sedi
degli snodi è conforme alla ISO 4288:1997.

  • per sedi albero Rz ≤ 10 μm
  • per sedi foro alloggiamento Rz ≤ 16 μm

Accoppiamenti consigliati


Solo alcune classi di tolleranza ISO sono appropriate per gli snodi sferici. La fig. 6 mostra schematicamente le loro posizioni relative in relazione al diametro foro ed esterno degli snodi. Le classi di tolleranza consigliate per

  • le sedi albero sono indicate nella tabella 1.
  • i fori alloggiamento sono indicate nella tabella 1.

Questi consigli si basano sulle considerazioni precedenti e si sono rivelati esatti per un'ampia gamma di applicazioni degli snodi. I limiti di tolleranza ISO sono riportati nella

Per semplificare il calcolo dei valori minimo e massimo per l'interferenza o gioco teorici, gli scostamenti standardizzati per il diametro foro cuscinetto (Δdmp) e quelli per il diametro esterno cuscinetto (ΔDmp) sono indicati nelle tabelle 3 e 4.
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