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Tenute esterne

Se per una disposizione di cuscinetti l'efficienza delle tenute, in determinate condizioni di esercizio, è più importante dell'ingombro e dei costi, si può scegliere fra due tipi di tenute esterne: tenute non striscianti (fig. 1) e tenute striscianti (fig. 2).
Per le protezioni che non appartengono all'assortimento SKF, le informazioni fornite hanno solo valore indicativo Prima di installare una tenuta in un'applicazione, è necessario assicurarsi di aver compreso i criteri per le prestazioni di tenuta. SKF non si assume alcuna responsabilità per le prestazioni di prodotti non forniti da SKF.
Tenute non striscianti

Le tenute non striscianti si utilizzano quasi sempre in applicazioni di precisione ad alta velocità. L'efficienza di queste tenute dipende, in linea di principio, dall'azione di tenuta della stretta luce tra albero e alloggiamento. In virtù della mancanza di contatto, questi tipi non producono quasi nessun attrito e, praticamente, non impongono limiti di velocità, il che le rende soluzioni ideali per le applicazioni delle macchine utensili.

Le tenute sono disponibili in varianti che spaziano da quelle a luce semplice a quelle a labirinto multistadio (fig. 1). Rispetto alle tenute a luce semplice, quelle a labirinto multistadio sono notevolmente più efficienti, in quanto le serie di luci, disposte in senso assiale e radiale, rendono molto più difficile la penetrazione di agenti contaminanti e liquidi di taglio nel cuscinetto,

In ambienti fortemente contaminati, spesso sono necessarie tenute a labirinto con design complesso. Queste tenute possono prevedere due o tre stadi, che realizzano le funzioni di ritenzione del lubrificante all'interno della disposizione dei cuscinetti e di esclusione degli agenti contaminanti. Il principio di funzionamento delle tenute a labirinto a elevata efficienza, mostrato nella (fig. 3), prevede tre stadi:

  • stadio primario
  • stadio secondario
  • e stadio finale

Questo design, con camere di drenaggio e collettori, è stato sviluppato in base a studi condotti dalla Technical University of Stuttgart, Germania.

Nello stadio primario una protezione antispruzzo (1), un coperchio dell'alloggiamento (2) e un albero formano un labirinto. La protezione antispruzzo utilizza la forza centrifuga per allontanare gli agenti contaminanti dal coperchio, mentre il coperchio dell'alloggiamento impedisce agli stessi di penetrare direttamente nel labirinto. La luce radiale (3) presente tra il coperchio dell'alloggiamento e l'albero dovrebbe essere compresa tra 0,1 e 0,2 mm.

Lo stadio secondario ha la funzione di raccogliere qualsiasi liquido che riesca a superare la prima barriera e scaricarlo. Oltre alla(e) scanalatura(e) anulare(i) nell'albero (4), le principali caratteristiche di questo stadio comprendono un'ampia camera di drenaggio (5) e un foro di uscita.6). La(e) scanalatura (e) anulare(i) impedisce al liquido di scorrere lungo l'albero in condizioni statiche, dirigendone invece il flusso nella camera di drenaggio. Quando l'albero ruota, il liquido viene espulso dallo stesso, raccolto nella camera di drenaggio e scaricato attraverso il foro preposto allo scopo. Ampi fori di scarico (~ 250 mm2) nell'area di raccolta limitano la quantità di liquido che si deposita nella camera.

Le caratteristiche presenti negli stadi precedenti sono integrate anche nello stadio finale. Questa sezione prevede anelli a labirinto (7) con luci radiali da 0,2 a 0,3 mm, una camera di rallentamento del fluido (8), un collettore (9) per guidare il fluido verso l'area di drenaggio e un foro d'uscita (10) con un'area di drenaggio di ~ 150 mm2Si possono integrare una camera, un collettore e un foro di drenaggio da 2 ~ 50 mm (11), se lo spazio lo permette. Una luce labirinto radiale finale (12) di ~ 1 mm consente di evitare effetti capillari.

Quando si progettano disposizioni di tenuta di questo tipo, si dovrebbero tenere in considerazione i seguenti punti:

  • Per evitare effetti di pompaggio verso l'interno, il diametro dei componenti del labirinto dovrebbe progressivamente diminuire dall'esterno.
  • I filetti lavorati di macchina su componenti rotanti possono spostare i liquidi in qualsiasi direzione assiale molto efficacemente, in base alla direzione del filetto e quella di rotazione. Nelle applicazioni unidirezionali, questa caratteristica può essere sfruttata per aumentare l'efficienza delle tenute a luce semplice o a labirinto, se attentamente integrata nel design. I filetti lavorati di macchina sui componenti rotanti delle tenute a luce semplice o a labirinto si devono evitare quando l'impianto ruota in ambo le direzioni, o nelle applicazioni unidirezionali in cui la loro azione avrebbe effetti negativi sull'efficienza di tenuta.
  • In condizioni di esercizio gravose, è possibile creare una barriera d'aria mediante erogazione di aria compressa tra le luci del labirinto o all'interno del mandrino. Il flusso d'aria deve, però, essere equilibrato, in modo che quello principale sia sempre rivolto verso l'esterno.
  • Una disposizione di tenuta che occupi un considerevole spazio assiale è vantaggiosa perché consente l'integrazione di aree di drenaggio ampie e di collettori. In questi casi, tuttavia, il forte aggetto dai cuscinetti anteriori (e la posizione della forza di taglio) riduce la rigidità del mandrino.
Tenute striscianti

Le tenute striscianti (fig. 4), di norma, sono molto affidabili. La loro efficienza, tuttavia, dipende da numerosi fattori, tra cui:

  • design e materiale della tenuta
  • pressione di contatto:
  • finitura superficiale della controfaccia di tenuta
  • condizioni del labbro di tenuta
  • presenza di lubrificante tra labbro di tenuta e controfaccia

L'attrito tra il labbro di tenuta e la controfaccia può generare un notevole aumento del calore a velocità più elevate (A ≥ 200 000 mm/min). Di conseguenza, queste tenute si possono usare solo per mandrini a velocità più basse e/o in applicazioni in cui il calore aggiuntivo non produce effetti significativi sulle prestazioni del mandrino.

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