Montaggio dei cuscinetti

L'IMPORTANZA DI UN CORRETTO MONTAGGIO

Un cuscinetto può lavorare al meglio delle sue caratteristiche solo se è montato correttamente sull'albero e nel suo alloggiamento.
Interferenze insufficienti sulle superfici di accoppiamento possono causare infatti deformazioni degli anelli del cuscinetto in senso circolare.
Una volta che questo accade, si presenterà velocemente una considerevole usura della superficie di accoppiamento e sia l'albero che l'alloggiamento ne verranno danneggiati. Inoltre, particelle abrasive possono penetrare nel cuscinetto provocando vibrazioni, calore eccessivo e danni alle piste.
È quindi necessario far sì che gli anelli del cuscinetto sottoposti a carico rotante abbiano un'adeguata interferenza per impedirne lo scorrimento. Quando si utilizzano cuscinetti delle serie sottili a basso carico, essi devono essere fissati tramite una ghiera. I cuscinetti caricati staticamente in genere non hanno bisogno di essere accoppiati con interferenza. Solo quando sono soggetti ad un alto livello di vibrazioni, occorre un accoppiamento con interferenza, sia per gli anelli interni che esterni.

ACCOPPIAMENTO CUSCINETTO ED ALBERO

CONDIZIONE DI CARICO (ALBERO IN ACCIAIO PIENO) DIAMETRO FORO ALBERO TOLLERANZA ALBERO
SERIE SOTTILE ALTRE SERIE
CARICO ROTANTE PER ANELLO INTERNO O CARICO DI DIREZIONE INDETERMINATA CARICO LEGGERO P<=0.06Cr OPPURE CARICO VARIABILE 10≤d≤18
18≤d≤30
30≤d≤50
h5
h5
h5
js5
js5
js5
CARICO STANDARD P=0.06~0.12Cr 10≤d≤18
18≤d≤30
30≤d≤50
js5
js5
js5
j5
k5
k5
CARICO ROTANTE PER ANELLO ESTERNO ANELLO INTERNO ASSIALMENTE LIBERO SULL'ALBERO TUTTI I DIAMETRI
FORI
g5 g6
ANELLO INTERNO ASSIALMENTE POCO LIBERO SULL'ALBERO TUTTI I DIAMETRI
FORI
h5 h6

ACCOPPIAMENTO CUSCINETTO ED ALLOGGIAMENTO

CONDIZIONE DI CARICO (ALLOGGIAMENTO MONOBLOCCO) SPOSTAMENTO ASSIALE DELL'ANELLO ESTERNO TOLLERANZA ALLOGGIAMENTO
SERIE SOTTILE ALTRE SERIE
CARICO ROTANTE PER ANELLO INTERNO TUTTI I CARICHI POSSIBILE H6 H7
CARICHI LEGGERI O NORMALI POSSIBILE H7 H8
ALBERO ED ANELLO INTERNO RAGGIUNGONO UN'ELEVATA TEMPERATURA POSSIBILE G6 G7
ELEVATA PRECISIONE DI ROTAZIONE CON CARICHI LEGGERI O NORMALI GENERALMENTE IMPOSSIBILE K5 K6
POSSIBILE JS6 J6
ESIGENZA DI FUNZIONAMENTO SILENZIOSO POSSIBILE H6 H6
CARICO DI DIREZIONE INDETERMINATA CARICHI LEGGERI O NORMALI GENERALMENTE POSSIBILE JS6 J7
CARICHI NORMALI O ELEVATI GENERALMENTE IMPOSSIBILE K5 K7
CARICHI D'URTO ELEVATI IMPOSSIBILE M5 M7
CARICHI LEGGERI O VARIABILI IMPOSSIBILE M5 M7
CARICO ROTANTE PER ANELLO ESTERNO CARICHI NORMALI O ELEVATI IMPOSSIBILE N5 N7
CARICHI GRAVOSI O CARICHI D'URTO ELEVATI CON ALLOGGIAMENTI SOTTILI IMPOSSIBILE P6 P7

CONDIZIONI DI CARICO E ACCOPPIAMENTI CONSIGLIATI

ANELLO ROTANTE CARICO CONDIZIONI DI CARICO ACCOPPIAMENTO CONSIGLIATO

ANELLO INTERNO

STAZIONARIO
Carico rotante per anello interno
Carico stazionario per anello esterno
Accoppiamento forzato per anello interno
Accoppiamento libero per anello esterno

ANELLO ESTERNO

ROTANTE

ANELLO ESTERNO

STAZIONARIO
Carico rotante per anello esterno
Carico stazionario per anello interno
Accoppiamento libero per anello interno
Accoppiamento forzato per anello esterno

ANELLO INTERNO

ROTANTE
CARICO DI DIREZIONE INDETERMINATA (VARIABILE O CARICO SBILANCIATO) ROTANTE O
STAZIONARIO
CARICO DI DIREZIONE
INDETERMINATA
Accoppiamento forzato per anello interno e esterno

CALCOLO DELL'ACCOPPIAMENTO

1) SOLLECITAZIONE DI ACCOPPIAMENTO, ESPANSIONE E CONTRAZIONE DEGLI ANELLI

ll montaggio corretto per ogni applicazione viene stabilito tenendo conto di fattori come il carico, la velocità, la temperatura, il montaggio e lo smontaggio del cuscinetto.
L'accoppiamento con interferenza dovrebbe essere maggiore del normale negli alloggiamenti con spessori sottili, in quelli in lega leggera o in alloggiamenti cavi.

2) RELAZIONE TRA CARICO ED INTERFERENZA

L'accoppiamento con interferenza di albero ed anello interno diminuisce sotto il carico radiale. La riduzione dell'accoppiamento è calcolata in base alla seguente formula.
Deve essere utilizzato il valore più alto delle due formule riportate di seguito:

∆dF=0.08×√d/B•Fr×10-3 (mm)
∆dF=0.02×Fr/B×10-3 (mm)

3) VARIAZIONE DELL'INTERFERENZA DOVUTA ALLA DIFFERENZA DI TEMPERATURA TRA CUSCINETTI, ALBERI E ALLOGGIAMENTI

Ogni anello o corpo volvente di un cuscinetto che ruota essendo soggetto a carico genera calore che interesserà gli accoppiamenti con interferenza dell'albero e dell'alloggiamento. Prendendo ad esempio una differenza di temperatura tra cuscinetto e alloggiamento di ∆T(°C), quella della superficie di accoppiamento dell'albero e del cuscinetto sarà (0.10~0.15) ∆T.

Di conseguenza la diminuzione dell'interferenza dell'anello interno dovuta alla variazione di temperatura, viene calcolata mediante la seguente formula:

∆dT=(0.10 ~ 0.15)×∆T•a•d=0.0015×∆T•d×10-3 (mm)

dove:

  • ∆dT = riduzione di interferenza dovuta alla differenza di temperatura (mm)
  • ∆T = Differenza tra la temperatura del cuscinetto e l'alloggiamento circostante (°C)
  • a = coefficiente di dilatazione lineare per acciaio standard=12.5×10-6 (l/°C)
  • a = coefficiente di dilatazione lineare per acciaio inox=10.3×10-6 (l/°C)
  • d = diametro nominale del foro del cuscinetto (mm)

nota: Occorre tenere conto che l'accoppiamento può aumentare a causa di variazioni della temperatura.

4) RELAZIONE TRA INTERFERENZA EFFETTIVA E FINITURA SUPERFICIALE DELLE SEDI

La finitura superficiale viene levigata durante l'accoppiamento e l'interferenza effettiva diventa minore dell'interferenza teorica.
La qualità della rugosità superficiale di una superficie di riscontro influisce su quanto questa interferenza teorica diminuisce. L'interferenza effettiva solitamente può essere calcolata come segue:

albero rettificato : ∆d=d/(d+2)•∆da(mm)
albero tornito : ∆d=d/(d+3)•∆da(mm)

dove:

  • ∆d = interferenza effettiva (mm)
  • ∆da = interferenza teorica (mm)
  • d = diametro nominale del foro del cuscinetto (mm)

Combinando questi fattori, l'accoppiamento con interferenza teorica necessario per l'anello interno e l'albero, quando l'anello interno è soggetto a carico rotante, viene calcolato come segue:

∆da≥(∆dF+ ∆dT) ((d+3)/d o (d+2)/d) (mm)

Normalmente, le sedi di albero ed alloggiamento devono rispettare gli standard di precisione di lavorazione come sotto riportato:

PRECISIONE DI LAVORAZIONE DI ALBERI ED ALLOGGIAMENTI

CARATTERISTICHE ALBERO ALLOGGIAMENTO
PRECISIONE DI CIRCOLARITÀ AL DI SOTTO DEL 50% DELLA TOLLERANZA DEL DIAMETRO ALBERO AL DI SOTTO DEL 50% DELLA TOLLERANZA DEL DIAMETRO ALLOGGIAMENTO
PRECISIONE DI FORMA CILINDRICA AL DI SOTTO DEL 50% DELLA TOLLERANZA DEL DIAMETRO ALBERO ENTRO LA LARGHEZZA DEL CUSCINETTO AL DI SOTTO DEL 50% DELLA TOLLERANZA DEL DIAMETRO ALLOGGIAMENTO ENTRO LA LARGHEZZA DEL CUSCINETTO
PRECISIONE DI QUADRATURA ≤3/1000(0.17°)
RUGOSITÀ DELLE SUPERFICI DI ACCOPPIAMENTO Rmax 3.2 Rmax 6.3

Montare cuscinetti con accoppiamenti ad interferenza leggera o elevata può condurre ad un prematuro cedimento del cuscinetto. Per garantire condizioni operative di sicurezza, occorre ridurre le variazioni di tolleranza dell'albero, dell'alloggiamento e foro cuscinetto e diametro esterno.
Raccomandiamo che le zone di tolleranza siano divise in due fasce e il montaggio sia applicato in base alla selezione. I cuscinetti scelti tra due fasce di tolleranza per anello interno ed esterno sono disponibili su richiesta.