Dimensioni

DURATA

Quando i cuscinetti ruotano, gli anelli interni ed esterni ed i corpi volventi sono continuamente caricati. Questo produce un'usura del materiale e l'eventuale rottura.
Il numero totale di giri prima che si verifichi un cedimento è chiamato durata nominale.
La vita dei singoli cuscinetti varia notevolmente, anche se sono della stessa dimensione, stesso materiale, stesso trattamento termico e sottoposti alle medesime condizioni di esercizio.
Statisticamente, il numero totale di giri raggiunto o superato dal 90% di un gruppo sufficientemente ampio di cuscinetti apparentemente identici, prima che appaia il primo caso di fatica del materiale, è chiamato durata nominale.

COEFFICIENTE DI CARICO DINAMICO

Il coefficiente di carico dinamico di un cuscinetto con anello interno rotante e anello esterno statico è rappresentato dal carico di grandezza e di dimensioni costanti, che un gruppo sufficientemente ampio di cuscinetti apparentemente identici può sopportare per una durata nominale di un milione di giri.
I cuscinetti radiali subiscono carico centrale. I valori indicati alla sigla Cr nelle tabelle dimensionali di questo catalogo sono indicati per l'acciaio per cuscinetti 100Cr6.
Per l'acciaio inossidabile viene utilizzato l'85% di questo valore.

FORMULA DELLA DURATA

La formula per il calcolo della durata nominale dei cuscinetti a sfere caricati dinamicamente è la seguente:

L10 = (Cr/P)3 (x106 Giri)
L10h = 16667/n·(Cr/P)3 (Ore)

dove:

  • L10 = durata nominale in milioni di giri
  • Cr = coefficiente di carico dinamico (N)
  • n = velocità di rotazione (giri / minuto)    
  • L10= durata nominale in ore
  • P = carico dinamico equivalente (N)

ESEMPI DI VALORI DI DURATA NOMINALE L10h:

CONDIZIONI DI ESERCIZIO DURATA NOMINALE L10h
Funzionamento infrequente 500
Funzionamento breve o intermittente. Il cedimento ha poco effetto sulla funzione 4,000~8,000
Funzionamento intermittente. Il cedimento ha un effetto significativo sulla funzione 8,000~12,000
8 ore di funzionamento non continuo 12,000~20,000
8 ore di funzionamento continuo 20,000~30,000
24 ore di funzionamento continuo 40,000~60,000
24 ore di funzionamento garantito senza guasti 100,000~200,000

FORMULA DELLA DURATA CORRETTA

La formula della durata sopra riportata è di uso generale. Nei casi in cui è richiesta un'affidabilità superiore al 90%, e nei casi nei quali dovrebbero essere prese in considerazione per la durata di vita circostanze diverse dal carico e la velocità o la frequenza di funzionamento, la Norma ISO 281 / 1990 offre una formula della durata prolungata:

Lna=a1×a2×a3×(Cr/P)3 ×106 (giri)

dove:

  • Lna = Durata nominale corretta in milioni di giri, con una affidabilità del (100-n)% (n = tasso di affidabilità)
  • Cr = Coefficiente di carico dinamico (N)
  • P = Carico dinamico equivalente (N)
  • a1 = Fattore correttivo di affidabilità
  • a2 = Fattore correttivo per il materiale
  • a3 = Fattore correttivo per condizioni di esercizio

1) Fattore correttivo dell'affidabilità a1

Quando è richiesta un'affidabilità superiore al 90%, il fattore corrispondente deve essere scelto in base alla tabella seguente:

AFFIDABILITÀ 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 (99.6) (99.9)
a1 1.00 0.92 0.84 0.77 0.64 0.62 0.53 0.44 0.33 0.21 (0.10) (0.037)

2 ) Fattore correttivo del materiale a2

Il miglioramento delle tecniche di lavorazione delle materie prime e del trattamento termico dei componenti hanno portato ad una durata a fatica prolungata per i cuscinetti. Il materiale standard dei nostri cuscinetti è un acciaio di qualità superiore degassato sottovuoto che permette una durata prolungata dei cuscinetti.
I coefficienti di carico riportati nel presente catalogo sono stati stabiliti tenendo in considerazione questa durata di vita prolungata. Questo fa' sì che le ore possibili di esercizio aumentino del 2,2 e che la capacità di carico aumenti dell' 1,3. Il fattore materiale a2 pari a 1.

3) Fattore correttivo delle condizioni operative a3

Si tratta di un fattore correttivo per soddisfare condizioni operative non abituali per lubrificazione, temperatura e carico.
In buone condizioni di lubrificazione con un film permanente di lubrificante tra gli corpi volventi e gli anelli, il fattore a3 è pari a 1.
In condizioni sfavorevoli (dm•n ≤ 10.000), deve essere scelto un fattore a3 < 1. dm = diametro cuscinetto (D + d)/2 , n = velocità di funzionamento.
A temperature superiori a 120°C, si verificano maggiori variazioni dimensionali e la durezza del materiale decade, influenzando così la vita del cuscinetto.

Il fattore operativo correttivo per la temperatura (f t ) può essere ricavato dalla seguente tabella:

TEMPERATURA CUSCINETTO (°C) 120 150 175 200 225 250 275 300
FATTORE TEMPERATURA (ft ) 1.00 0.90 0.85 0.75 0.65 0.60 0.52 0.45

Cuscinetti stabilizzati termicamente, nei quali le dimensioni si mantengono stabili al di sopra dei 120°C, sono disponibili su richiesta.

COEFFICIENTE DI CARICO STATICO "Cor"

Il coefficiente di carico statico si applica ai cuscinetti nei quali il movimento di rotazione non avviene o avviene solo raramente.
I coefficienti di carico e i metodi di calcolo in questo catalogo si basano sui principi descritti nella norma ISO 281 e nelle Disposizioni ISO N°76, tenendo conto del livello attuale della tecnologia raggiunta per i cuscinetti.
Un carico statico eccessivo provoca brinellatura nel punto di contatto tra il corpo volvente e la pista.
Come standard di carico statico ammissibile, il coefficiente di carico Cor per i cuscinetti radiali viene stabilito come segue:
Pressione massima nel punto di contatto tra l'elemento volvente e l'anello del cuscinetto pari a 4200 MPa e deformazione permanente totale del cuscinetto di ca. 1/10000esimo del diametro del corpo volvente.
Il coefficiente di carico statico per l'acciaio inossidabile è l'80% di quello per l'acciaio standard dei cuscinetti.

CARICO DINAMICO EQUIVALENTE "P"

Le condizioni di carico sui cuscinetti sono generalmente una combinazione di carichi radiali e assiali. Al fine di stabilire il carico radiale equivalente con forza e direzione definite, si usa la formula seguente:

Fa/(ZD2) e Fa/Fr≤e Fa/Fr>e
X Y X Y
0.172 0.19 1 0 0.56 2.30
0.345 0.22 1 0 0.56 1.99
0.689 0.26 1 0 0.56 1.71
1.03 0.28 1 0 0.56 1.55
1.38 0.30 1 0 0.56 1.45
2.07 0.34 1 0 0.56 1.31
3.45 0.38 1 0 0.56 1.15
5.17 0.42 1 0 0.56 1.04
6.89 0.44 1 0 0.56 1.00
P=XFr+YFa(N)

dove:

  • Fr = CARICO RADIALE (N)
  • Fa = CARICO ASSIALE (N)
  • X = FATTORE CARICO RADIALE
  • Y = FATTORE CARICO ASSIALE
  • D = DIAMETRO SFERA (mm)

CARICO STATICO EQUIVALENTE "Po"

Per i cuscinetti soggetti sia a carichi radiali che assiali, il carico statico con forza e direzione definite è chiamato Carico Statico Equivalente.
Deve essere utilizzato il valore più alto delle due formule riportate di seguito:

Po=0.6×Fr+0.5×Fa(N)
Po=Fr(N)

FATTORE DI SICUREZZA A CARICO STATICO "fs"

Il carico statico equivalente dipende dal coefficiente di carico statico. Sempre tenendo in considerazione il limite di carico del cuscinetto in base alle condizioni:

fs=Cor/Po

dove:

  • fs = FATTORE SICUREZZA
  • Cor = COEFFICIENTE DI CARICO STATICO (N)
  • Po = CARICO STATICO EQUIVALENTE SUL CUSCINETTO (N)
CONDIZIONE IN ATTO fs
FUNZIONAMENTO NORMALE 1.0
CARICO D'URTO 1.5
ROTAZIONE SILENZIOSA E MOLTO PRECISA 2.0