Fattori chiave nella scelta dei cuscinetti a rulli cilindrici per carichi pesanti

In un cementificio nella provincia di Jiangsu, un NU2240 nel riduttore del forno si è guastato tre volte in otto mesi. Tutte e tre le sostituzioni avevano lo stesso codice, ma solo il cuscinetto del terzo fornitore è sopravvissuto per oltre un anno. Alla Shanghai Yinin Bearing & Transmission Company, vediamo spesso questo schema: il coefficiente di carico, la gabbia, il materiale, il gioco e la lubrificazione determinano la durata di servizio più della dimensione del foro.

Inizia con i coefficienti di carico, non solo con la dimensione del foro

La dimensione del foro definisce l'involucro; il coefficiente di carico dinamico di base C definisce la durata. Due cuscinetti NU2206 con lo stesso foro da 30 mm possono differire di oltre il 10% in C a causa del numero di rulli e della geometria delle piste. C è il carico sotto il quale il 90% di un gruppo identico completa un milione di giri dell'anello interno senza fatica. C0 controlla la quantità di shock che il cuscinetto assorbe prima che le piste si deformino.

Il grafico seguente mostra perché prevale il rapporto di carico. La norma ISO 281 fornisce la durata nominale di base come L10 = (C/P)^(10/3) milioni di giri. A causa dell'esponente 10/3, una sottostima del 20% del carico equivalente P riduce la durata L10 calcolata di circa il 45%.

Per una visione pratica, leggi la nostra analisi di cuscinetti a rulli cilindrici in macchinari pesanti .

Cuscinetti a rulli cilindrici ad alta capacità serie NU200 Questo cuscinetto a rulli cilindrici dal design aperto offre grande capacità di carico radiale e rigidità, con movimento assiale libero. È adatto a carichi pesanti e operazioni ad alta velocità, rendendolo importante per comprendere come la disposizione delle nervature controlla la libertà assiale. Visualizza il prodotto →

Seleziona il codice di progettazione: NU, New Jersey, NUP o NF

Il codice di progettazione decide dove l'albero può crescere con la temperatura e dove deve rimanere fisso. I cuscinetti a rulli cilindrici sono cuscinetti a contatto lineare: i rulli toccano entrambe le piste lungo una linea, il che conferisce un'elevata rigidità radiale ma non accetta quasi nessun carico assiale e quasi nessun disallineamento. NU, N, NJ, NUP e NF descrivono la disposizione delle nervature che controlla la libertà assiale.

Per la posizione di posizionamento in un azionamento ad ingranaggi pesanti, NUP è la scelta classica perché fissa assialmente l'albero in entrambe le direzioni. NJ si localizza solo in una direzione e si adatta a soluzioni in cui la spinta opposta viene trasportata altrove. In caso di carichi combinati molto pesanti, aggiungere un cuscinetto reggispinta separato per la quota assiale.

Cuscinetti a rulli cilindrici a nervatura singola serie NJ2200 Caratterizzato da un anello interno a nervatura singola e un anello esterno a doppia nervatura, questo cuscinetto offre un'elevata capacità di carico radiale e un posizionamento assiale in una direzione. È adatto a riduttori e macchinari pesanti, in linea con la discussione sulle posizioni di posizionamento e sui requisiti della gabbia. Visualizza il prodotto →

Abbina la gabbia allo spettro di carico

La gabbia è una struttura portante, non un distanziatore. Sotto vibrazione, urto o coppia di inversione, una gabbia debole si deforma, la spaziatura dei rulli diventa irregolare e il cuscinetto passa dal rumore al grippaggio. Tre famiglie dominano le specifiche per carichi pesanti: ottone lavorato, acciaio stampato e poliammide.

Sotto carico radiale pesante e continuo, una gabbia in ottone lavorato in due pezzi guida ciascun rullo nella propria sede e mantiene la spaziatura uniforme mentre gli anelli si flettono elasticamente. Una gabbia in acciaio stampato è più leggera e adatta a velocità più elevate con carichi moderati. Evitare la poliammide oltre i 120°C o con oli sintetici aggressivi.

Scegli il grado del materiale per la custodia antiurto

Il grado del materiale determina se il cuscinetto sopravvive all'impatto, non se sopporta un carico radiale stabile. La maggior parte dei cuscinetti a rulli cilindrici sono in acciaio al cromo SAE 52100 a tempra completa a 58-62 HRC, adeguati per carichi pesanti continui. Laddove gli impatti sono di routine, come nelle macchine edili e nelle pale minerarie, utilizzare acciaio cementato: un nucleo resistente con una custodia rigida che tollera sovraccarichi temporanei senza rompersi. Il nostro pagina del settore edile tratta queste applicazioni in dettaglio.

• SAE 52100 (GCr15): standard per carichi radiali pesanti continui con shock limitato.
• Acciaio legato a basso tenore di carbonio cementato: per frantoi, vagli vibranti e azionamenti di mulini con carico continuo ad impatto.
• Gradi dimensionalmente stabilizzati (da S1 a S3): per temperature di esercizio superiori a 150°C dove la stabilità dimensionale è importante.
• Classi di precisione più elevate (P6): migliorano la distribuzione del carico quando l'allineamento dell'albero o dell'alloggiamento non può essere perfetto.

Impostare il gioco interno e gli accoppiamenti prima della lubrificazione

Il gioco interno viene consumato dall'accoppiamento con interferenza e dal fatto che l'anello interno è più caldo di quello esterno. Se il gioco operativo raggiunge lo zero, i rulli si incuneano, slittano e imbrattano le piste. Questo è il motivo per cui C3 è l'impostazione predefinita per i carichi pesanti e C4 è riservata a shock gravi o differenziali di temperatura elevati.

La lubrificazione è l'ultimo componente portante del carico. Per i riduttori lubrificati a olio sottoposti a carichi radiali pesanti, la norma ISO VG 320 con additivi EP è un inizio comune; le posizioni a bassa velocità e con forti urti utilizzano ISO VG 460 o 680. ISO 281 regola la durata con il rapporto di viscosità kappa. Puntare a un kappa compreso tra 2 e 4 e verificare che lo spessore della pellicola calcolato superi la ruvidità della superficie del composito.

Cuscinetti a rulli cilindrici a doppia nervatura serie NUP200 Questo design separabile con due anelli di ritenzione laterali gestisce carichi radiali e piccoli carichi assiali, offrendo elevata rigidità e facilità di installazione. Si adatta al contesto relativo alla localizzazione delle posizioni nelle trasmissioni a ingranaggi e alle decisioni finali sulle specifiche per la selezione dei cuscinetti. Visualizza il prodotto →

Una lista di controllo in cinque fasi per la selezione dei carichi pesanti

Una specifica affidabile è costituita da cinque decisioni sequenziali, prese in modo tale da non imporre alcun adattamento generico a un caso di carico non quantificato.

1. Quantificare lo spettro di carico: registrare il carico radiale massimo, il tempo trascorso a ciascun livello di carico, il profilo di velocità, i carichi assiali e gli eventi di shock.
2. Selezionare il codice di progettazione: NU per la posizione flottante, NUP o NJ per la posizione di posizionamento, in base alla dilatazione termica.
3. Verificare i valori nominali: confermare C e C0 rispetto al carico equivalente calcolato e verificare s0 per il caso di shock peggiore.
4. Scegli la gabbia, il materiale e il gioco: ottone lavorato per le vibrazioni, acciaio carburato per gli urti, C3 per carichi continui pesanti.
5. Definire gli accoppiamenti e la lubrificazione: selezionare gli accoppiamenti dell'albero e dell'alloggiamento dalla tabella delle condizioni operative, quindi selezionare la viscosità dell'olio per mantenere kappa tra 2 e 4.

Domande frequenti

Cosa significano C e C0 nelle specifiche dei cuscinetti a rulli cilindrici?

C è il coefficiente di carico dinamico di base, il carico sotto il quale il 90% di un gruppo di cuscinetti identico sopravvive a un milione di giri. C0 è il coefficiente di carico statico di base, il carico che produce una deformazione permanente pari a 0,0001 volte il diametro del rullo al contatto più intenso. Utilizzare C per i calcoli della durata a fatica e C0 per il fattore di sicurezza statico s0 = C0/P0 in condizioni di shock.

Quando dovrei utilizzare un cuscinetto NJ invece di un cuscinetto NUP?

Utilizzare NUP dove l'albero deve essere posizionato assialmente in entrambe le direzioni, che è la disposizione a posizione fissa standard in una trasmissione a ingranaggi. Utilizzare NJ quando è necessaria la posizione in una sola direzione e la spinta opposta è trasportata da un altro componente, poiché l'assemblaggio NJ è più semplice e non ha un anello con nervatura allentato.

Perché i cuscinetti a rulli cilindrici per carichi pesanti utilizzano normalmente il gioco C3?

Un accoppiamento con interferenza sull'albero e un anello interno più caldo eliminano gran parte del gioco nominale durante il funzionamento. Se il gioco operativo si avvicina allo zero, i rulli si incuneano e slittano, causando imbrattamenti e rapidi guasti. C3 fornisce un margine di sicurezza per le disposizioni montate e per il funzionamento a caldo, mentre C4 è riservato ai carichi d'urto e ai differenziali di temperatura elevati.

Posso sostituire un cuscinetto orientabile a rulli con un cuscinetto a rulli cilindrici?

Solo se l'allineamento è controllato. Un cuscinetto a rulli cilindrici standard accetta circa 1-2 minuti d'arco di disallineamento, mentre un cuscinetto a rulli orientabili gestisce circa 1 grado o più. Se l'albero si flette sotto carico, un cuscinetto a rulli cilindrici si carica sui bordi e si rompe rapidamente nonostante una potenza radiale più elevata. Verificare l'allineamento dell'alloggiamento e dell'albero prima di apportare la modifica.