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Scelta delle dimensioni in base al carico statico

Performance and operating conditionsBearing type and arrangementBearing sizeLubricationOperating temperature and speedBearing interfacesBearing executionSealing, mounting and dismounting

In presenza di una delle condizioni di seguito, le dimensioni del cuscinetto si devono scegliere o verificare in base al carico statico che il cuscinetto può sopportare, tenendo in considerazione i possibili effetti della deformazione permanente:
  • Il cuscinetto non ruota ed è soggetto a carichi pesanti continui o di picco intermittenti.
  • Sotto carico, il cuscinetto esegue movimenti oscillatori lenti.
  • Durante la rotazione, oltre ai normali carichi di esercizio che determinano la durata a fatica, il cuscinetto deve sopportare anche pesanti carichi di picco temporanei.
  • Il cuscinetto ruota a bassa velocità (n < 10 r/min) ed è sufficiente che abbia una durata breve. In questi casi, dalle formule per la durata di base per un determinato carico equivalente P risulterebbe un coefficiente di carico dinamico C richiesto talmente basso che il cuscinetto scelto in base alla durata a fatica sarebbe seriamente sovraccaricato.
In tali condizioni, la conseguente deformazione può comprendere appiattimenti su zone degli elementi volventi o indentature sulle piste. Tali indentature possono essere distanziate in maniera irregolare attorno alla pista, o in maniera uniforme nelle posizioni corrispondenti alla spaziatura degli elementi volventi. Un cuscinetto stazionario, o che oscilla lentamente, soggetto a un carico di entità sufficiente da causarne la deformazione permanente, genera elevati livelli di vibrazioni e attrito, se sottoposto a rotazione continua. È anche possibile che possa aumentare il gioco interno o venga modificata la natura dell'accoppiamento di alloggiamento e albero.

Coefficiente di carico statico

Il coefficiente di carico statico C0 è definito nella ISO 76 come il carico che corrisponde a un determinato valore di sollecitazione da contatto nel centro del punto di contatto dell'elemento volvente/pista sottoposto al carico maggiore. I valori della sollecitazione da contatto sono: 

  • 4.600 MPa per cuscinetti orientabili a sfere
  • 4.200 MPa per tutti gli altri cuscinetti a sfere
  • 4.000 MPa per tutti i cuscinetti a rulli
Questi valori per la sollecitazione producono una deformazione totale, permanente dell'elemento volvente e della pista, che corrisponde a circa lo 0,0001 del diametro dell'elemento volvente. I carichi sono puramente radiali per i cuscinetti radiali e ad azione assiale e centrale per i cuscinetti assiali.

Carico statico equivalente sul cuscinetto

I carichi costituiti da componenti radiali e assiali che si devono valutare in relazione al coefficiente di carico statico C0devono essere convertiti nel carico statico equivalente sul cuscinetto. Tale carico può essere definito come un carico ipotetico (radiale per un cuscinetto radiale e assiale per un cuscinetto assiale) che, quando applicato, genera nel cuscinetto un carico massimo del corpo volvente identico a quello dei carichi effettivi ai quali il cuscinetto è soggetto. Si ottiene dalla formula generale

Equivalent static bearing load

dove
P0carico statico equivalente sul cuscinetto [kN]
Frcarico radiale effettivo sul cuscinetto (v. sotto) [kN]
Facarico assiale effettivo sul cuscinetto (v. sotto) [kN]
X0fattore relativo al carico radiale per il cuscinetto
Y0fattore relativo al carico assiale per il cuscinetto
I dati e le informazioni necessari per calcolare il carico statico equivalente sul cuscinetto P0 sono riportati nei corrispondenti capitoli dedicati ai vari prodotti.
Nella formula, utilizzare i valori per la componente assiale e radiale (fig. 1) per il carico massimo che si può verificare. Se il carico varia, considerare la combinazione che produce il valore più elevato di P0.

Valori di riferimento per il fattore di sicurezza statico, s0

Il fattore di sicurezza statico s0 è dato da

s0 = C0/P0

dove
s0=fattore di sicurezza statico
C0=coefficiente di carico statico [kN]
P0=carico statico equivalente sul cuscinetto [kN]

In alternativa, è possibile calcolare il coefficiente di carico statico richiesto, C0.
Valori di riferimento per il fattore di sicurezza statico s0, basati sull'esperienza, sono riportati nella tabella 1 per i cuscinetti a sfere e nella tabella 2 per i cuscinetti a rulli. I valori s0 indicati per il movimento continuo si riferiscono all'influenza della deformazione permanente sulle prestazioni dei cuscinetti – e spaziano da picchi di attrito marcati, vibrazioni e ridotta resistenza a fatica (per i valori di s0 più bassi), a nessuna influenza sull'attrito, vibrazioni o durata a fatica (per i valori di s.0 più elevati). La certezza del livello di carico riflette la misura in cui il carico effettivo è noto e/o si possa prevedere.
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