Introduzione ai cuscinetti volventi

Introduzioneai cuscinetti volventi

Pag. 2

Si definiscono cuscinetti tutti gli organimeccanici aventi la funzione sia disopportare i carichi applicati ad un corpoin moto relativo di rotazione oppure ditraslazione da parte degli elementi dellacatena cinematica cui il corpo appartiene,sia la proprietà di originare coppieresistenti di piccola intensità.

I cuscinetti si suddividono in :- cuscinetti a strisciamento (radenti)- cuscinetti a rotolamento (volventi)

Pag. 3

ca. 700 AC

Pag. 4

Leonardo da Vinci (1452 - 1519) ·

Storia della tecnologia dei cuscinetti

Pag. 5

Produzione di sfere in pietra, 1683

Pag. 6

Pag. 7

Macchina per rettifica dellesfere progettata da FriedrichFischer nel 1883.

Friedrich Fischer(1849-1899)

Fondatore della Società edinventore del processo di rettificadelle sfere che ha permesso laproduzione in serie di sfere inacciaio di alta precisione, didimensione uniforme. La suascoperta rivoluzionaria harappresentato l‘inizio storicodell‘industria dei cuscinettivolventi a livello mondiale.

La FAG Kugelfischer Georg Schäfer AGè il più antico produttore di cuscinetti a sfere al mondo,

il pioniere dell‘industria dei cuscinetti volventi.

Georg Schäfer(1861-1925)

Rilevò 10 anni dopo la morte diFriedrich Fischer la „ErsteAutomatischeGußstahlkugelfabrik, vormalsFriedrich Fischer, AG“.Con grande dedizione personalecreò un‘impresa industrialefamosa a livello internazionale.

La storia della tecnologia dei cuscinetti

Pag. 8

La storia della tecnologia dei cuscinetti

Pag. 9

The development of the Schaeffler Group – important milestonesSchaeffler at a glance

1946 1949 2001 2008 20151957 19991958 1969 1992 20161996 2018

Maria-ElisabethSchaeffler-Thumannand son Georg F. W.Schaeffler take over

Acquisition ofFAG KugelfischerGeorg Schäfer AG

Dr. Wilhelmand Dr.-Ing. E.h.Georg Schaeffler

establish INA

First foreign plantin Llanelli,

Great Britain

Entering a new market,North America:INA’s company

in Cheraw,South Carolina

Schaeffler successfullycompletes its initial

public offeringunder the motto

“We share our success”

Development of theneedle roller cage

Close to the customer:Plant opening inSao Paulo, Brazil

Milestone for thedevelopment of thegrowth region Asia:

Plant in Ansan, Korea

Acquisition ofLuK GmbH

Schaeffler issuestake-over bid

“Mobility for tomorrow”strategy with4 focus areas,

8 strategic pillars and20 strategic initiatives

The Schaeffler Groupdivides its business into

three divisions –Automotive OEM,

Automotive Aftermarketand Industrial.

Pag. 10

Schaeffler in facts – strong starting pointSchaeffler at a glance

1 Before one-off effects | 2 As at December 31, 2019

1.1 mtons of processed steel p.a.

Strong customer base with

approx. 11,800customers

Approximately

EUR 14.4 bnSales in 2019

Almost

2,400patents filed in 2019

8.1%EBIT margin in 20191

Around

87,700employees worldwide2

Far more than

10,000different products

75 plants

20 R&D centers

More than 170 locations in 50 countries

Pag. 11

Customer proximity – global plants and R&D centersSchaeffler at a glance

In Europe

1 The regions represent the regional structure of the Schaeffler Group Number of plants in brackets

GermanyBühl (2)ErlangenGunzenhausenHerzogenaurachHirschaidHöchstadt (2)Homburg (3)*1)

IngolstadtLahr (2)LuckenwaldeMorbachNürnbergSchweinfurt (2) & EltmannSteinhagenSuhlWuppertal

AustriaBerndorf-St. Veit

FranceCalaisChevillyHaguenau (2)

United KingdomSheffield

ItalyMomo

PortugalCaldas da Rainha

SpainElgoibar

HungaryDebrecenSzombathely

RomaniaBraşov (3)*2)

SlovakiaKysuckéNové Mesto (2)Skalica (2)

Czech RepublicLanškrounSvitavy

Regions1 Europe Americas Greater China Asia/Pacific

R&D centers 10 5 1 4Campuslocations 9 3 3 -

Plants 43 13 10 9Automotive 28 9 8 6Industrial 15 4 2 3

1

Stratford (2) 1Canada

USA

Cheraw (2)DanburyFort MillJoplinSpartanburgTroyWooster

Mexiko

PueblaIrapuato

Ulyanovsk

Russia

AnsanChangwon

Jeonju

South Korea

Yokohama

Japan

AntingNanjing (2)

SuzhouTaicang (4)

Yinchuan (2)Xiangtan

China

Brazil

Sorocaba (2)

South Africa

Port Elizabeth

India

HosurPuneVadodaraSavli

Biên Hòa City

Vietnam

Chonburi

Thailand

*1) 2 plants Automotive, 1 plant Industrial*2) 2 plants Industrial, 1 plant Automotive

Pag. 12

Customer proximity – global plants and R&D centersSchaeffler at a glance

R&D centers Automotive

Germany

United Kingdom

Sheffield

France

CalaisChevillyHaguenau (2)

Spain

Elgoibar

Portugal

Caldas da Rainha

LanškrounSvitavy

Czech Republic

Kysucké Nové Mesto (2)Skalica (2)

Slovakia

Braşov (3)*2)

Romania

Berndorf-St. Veit

Austria

DebrecenSzombathely

Hungary

Momo

Italy

Industrial Number of plants in brackets

Bühl (2)Erlangen

GunzenhausenHerzogenaurach

HirschaidHöchstadt (2)

Homburg (3)* 1)

IngolstadtLahr (2)

LuckenwaldeMorbachNürnberg

Schweinfurt (2) & EltmannSteinhagen

SuhlWuppertal

Partial view

Campus locations

Pag. 13

Three divisions – automotive OEM, Automotive Aftermarket and IndustrialSchaeffler at a glance

Automotive OEM | Systems Automotive Aftermarket | Segments Industrial | Sector Clusters

Chassis Systems

Engine Systems

Services

Heavy CommercialVehicles

Tractors & AgriculturalVehicles

Passenger Cars Light CommercialVehicles

Wind RawMaterials

Aerospace Railway

Offroad TwoWheelers

PowerTransmission

IndustrialAutomation

Hybrid and ElectricalDrive Systems

Transmission Systems

Pag. 14

Division Automotive – broad product portfolio along the entire powertrainSchaeffler at a glance

Rolling bearings

Strut bearings

Torque converter

Ball screw drives forsteering systems

Thermomanagement

Belt & chain drive systems

Variable camshaft timer

Valve train components

Wheel bearingsActive mechatronic roll control

Balancer shaft

Pag. 15

Division Industrial – broad product portfolio of standard and custom solutionsSchaeffler at a glance

Axial/radialrolling bearings with

outside diameterof several meters

Yoke typeand stud typetrack rollers

PlainbearingsCylindrical

roller bearingswith disc cageRadial

insert ballbearings

Linear guidancesystems

Cage-guidedcylindrical roller

bearings

Rotary tablebearings with

measuring systemActivemagneticbearings

Needleroller

bearings

Main spindlebearings

Sphericalroller

bearingsTaperedroller

bearings

Directdrives

Enginebearings

Smallest ball bearingwith a 1 mm inside diameter

Housings

Rolling bearings catalogwith articles of thebrand INA and FAG

Pag. 16

Composizione di un cuscinettovolvente standard

Il cuscinetto si compone di

1

2

3

4

5

Olio

Grasso

6

1. anello esterno2. anello interno3. corpi volventi4. gabbia5. con o senza tenute6. lubrificante

Pag. 17

Corpi volventiPanoramica

Sfere Rulli cilindrici Rulli conici

Rulli a bottesimmetrici

Rulli a botteasimmetrici

Rullini

Pag. 18

Corpi volventi

Sfere: es. 6020 (100x150x24)elevate velocità, nG = 9500 min-1

basso attritobasso carico C = 60 kNscarsa rigidezza del (10.000N) = 0,0406 mm

Rullini: es. NA4920 (100x140x40)basse velocità nG = 4100 min-1alti carichi C = 144 kNattrito maggioreelevata rigidezza del (10.000N) = 0,0250 mm

Rulli: es. NU 1020 (100x150x24)velocità intermedie nG = 7500 min-1carichi intermedi C = 116 kNattrito intermediorigidezza intermedia del (10.000N) = 0,0343 mm

Principali tipologiedi cuscinetti

volventi

Nozioni di base

Pag. 20

Cuscinetti radiali a sferePanoramica

radiali rigidia sfere

a sfere a contatto obliquomonocorona,a due corone

a quattropunti dicontatto

orientabili

Pag. 21

rullicilindrici rullini rulli conici a botte

una coronaorientabili adue corone

Cuscinetti radiali a rulliPanoramica

Pag. 22

Cuscinetti assialiPanoramica

monodirezionali bidirezionali monodirezionalirigidi

orientabili

assiali a rulliassiali a sfere

Nozioni di base

Sigle dei cuscinetti volventi

Pag. 24 IBS-M-2 · 27.08.2002

Sigla

BasePrefisso Suffisso

Serie cuscinetto Codice foro

Tipo Serie dimensionale

Serie larghezze Serie diametri

Sigla dei cuscinetti volventi

Cuscinetti radiali

3, 4 , 5 cifre 4, 5 cifre 4 cifre 4 cifre 5 cifre 5 cifre

6 7 3 1,2 QJ N.. 3 2

Sigle standardizzate di cuscinetti volventiTIPO

Cuscinetti assiali

5 cifre 5 cifre 5 cifre

5 8 2

Larghezza dei cuscinetti radiali8 0 1 2 3 4 5 6

Sigle standardizzate di cuscinetti volventiSerie larghezze

Altezza dei cuscinetti assiali7 8 1 2

Ingombro radiale8 9 0 1 2 3 4

Sigle standardizzate di cuscinetti volventiSerie diametri

Pag. 28 IBS-M-2 · 09.08.2002

00

0 1 2 3 4 0 1 2 3 0 1 2 3 0 2

2404332313033222120240302010serie largh. serie largh. serie largh. serie largh.

serie dim. serie dim. serie dim. serie dim.se

riedi

am.0

serie

diam

.2

serie

diam

.3

serie

diam

.4

Serie dimensionale

0 23

4

Sigla dei cuscinetti volventi

Pag. 29

Normativa di riferimento : DIN 616

Esempio: cuscinetti radiali a sfere

Sigle standardizzate di cuscinetti volventiDiametro effettivo

5Eccezioni

d / . .es. 320/22X = Ø 22 mm

1 d < 10 mme.g. 608 = Ø 8 mm da 3 a 9

2

d ≥ 10 a < 20 mm6200 = Ø 10 mm6201 = Ø 12 mm6202 = Ø 15 mm6203 = Ø 17 mm

da 00a 03

da 04 a 963 – x5 d ≥ 20 a 480 mmes. 6204 = Ø 20 mm

4 d > 500 mmes. 239/500 = Ø 500 mm

5 regole

Nozioni di base

Distribuzione dei carichi suicorpi volventi

Pag. 32

Contatto puntiforme

1 / rw > 1 / ri

Generalità sui cuscinetti volventi

rirw

Pag. 33

Contatto lineare ri = rw =

1 / rw = 1 / ri


Pag. 34

Osculazione

grande osculazione

piccola osculazione


Pag. 35

Angolo di pressione α = angolo tra il piano radiale e la linea di pressione

Linea dipressione

Piano radiale

Generalità sui cuscinetti volventiAngolo di pressione

Pag. 36

a0 = 0° a0 ≤ 45° a0 = 0° a0 ≤ 45° a0 ≤ 45°

Carichi sopportabili dai cuscinetti radiali

Pag. 37

Fr

Fa

Fa

Fa

Fa

Cuscinetti radiali rigidi a sfere

Pag. 38

Cuscinetti radiali rigidi a sfere

Per effetto dellosfavorevole angolo dipressione, una piccolaforza assiale fa nascereuna grande forzarisultante

Pag. 39 IBS-M-2 · 02.07.2002 WL43-02-97 D

Fr

Fa

Fa

Cuscinetti radiali a sfere a contatto obliquo

angolo di pressione 40 °

Pag. 40

Cuscinetti radiali a sfere a contatto obliquoEffetto di un carico radiale

L'angolo di pressione fa sìche un carico radiale generiun carico assiale sull'albero

Pag. 41

Cuscinetti radiali a sfere a contatto obliquoEffetto di un carico assiale

L'angolo di pressione fa sìche un carico assiale possaessere sopportato senzagenerare eccessive tensioni

Pag. 42

Cuscinetti a rulli coniciNascita del carico assiale

Pag. 43

Cuscinetti a rulli coniciCarico assiale sul bordino

Pag. 44 IBS-M-2 · 02.07.2002 WL43-18-97 D

Design-E1

Fr

Fa Fa

Cuscinetti orientabili a rulliCaratteristiche

Pag. 45 IBS-M-2 · 02.07.2002 WL43-18-97 D

Cuscinetti orientabili a rulliEffetto di un carico radiale

Per effetto dell'angolo dipressione, il carico radialegenera un leggerosovraccarico sui rulli

Pag. 46 IBS-M-2 · 02.07.2002 WL43-18-97 D

Cuscinetti orientabili a rulliEffetto di un carico assiale

Per effetto dell'angolo dipressione, un leggerocarico assiale genera unforte sovraccarico sui rulli

Pag. 47

a0 = 90° a0 > 45°a0 = 90°

Carichi sopportabili dai cuscinetti assiali

Compensazionedi errori angolari

Pag. 49

Flessione

Disassamento

Caratteristiche dei cuscinetti volventiDisassamento

Pag. 50

Cuscinetti assiali orientabili a rulli

Caratteristiche dei cuscinetti volventiCuscinetti volventi orientabili

Cuscinetti con anello di bloccaggio

Cuscinetti assiali rigidi a sfere conpiastra di orientabilità

Cuscinetti a rullia botte

Cuscinetti orientabilia rulli

Dinamici

Statici

Scomponibilità

Pag. 52

Caratteristiche dei cuscinetti volventiCuscinetti volventi scomponibili

Pag. 53

Caratteristiche dei cuscinetti volventiCuscinetti volventi non scomponibili

Pag. 54

Caratteristiche dei cuscinetti volventiCuscinetti volventi non scomponibili

Gabbie

Nozioni di base

Generalità sui cuscinetti volventiPieno riempimenti di sfere - Attriti

Pag. 57

Caratteristiche dei cuscinetti volventiGabbia dei cuscinetti volventi

2. Mantiene i corpi volventi alla medesima distanza gli uni dagli altri

Quali sono le funzioni della gabbia?1. Separa i corpi volventi gli uni dagli altri

3. Nei cuscinetti i cui singoli componenti possono essere separati oallontanati gli uni dagli altri, previene un’eventuale fuoriuscita deicorpi volventi


4. Guida i corpi volventi al di fuori della zona non caricata del cuscinettoQuali altre funzioni ha la gabbia?

Zona non caricata


Pag. 60 IBS-M-2 · 06.08.2002 WL43-02-87 D

Generalità sui cuscinetti volventiGabbia in lamiera

J JN JPA

Pag. 61

Generalità sui cuscinetti volventiGabbia massiccia in ottone

M1MPM

Pag. 62

Generalità sui cuscinetti volventiGabbie massicce in plastica

TVHTVP2TVP

Pag. 63 IBS-M-2 · 06.08.2002 WL43-02-87 D

Guida sui corpi volventi Guida sull'anello esternoSuffisso A

Guida sull'anello internoSuffisso B

Generalità sui cuscinetti volventiGabbia

Tenute

Nozioni di base

Pag. 65

BRS URSZ opp. 2Z RSD RSR

Z schermo senza contatto - lamiera d'acciaio

RS / RSR anello di tenuta a contatto - NBR con armatura

RSD anello di tenuta senza contatto - NBR con armatura

BRS tenuta a labirinto senza contatto - NBR con armatura

URS tenuta a labbro a contatato - NBR con armatura

Tenute integrate nei cuscinetti

Pag. 66

Stato dell'arte - Tenute HRS

Caratteristiche tecniche:

• Tenuta HRS innovativa con una geometria dellabbro di nuovo design

• Contatto assiale tra anello interno e labbro di tenuta• Protezione per uscita grasso e ingresso impurità

Pag. 67

Tenute esterne al cuscinettoSenza contatto

Tenute a labirinto

Pag. 68

Tenute esterne al cuscinettoSenza contatto

Nei supporti di grandi dimensioni,che prevedono grandi quantità diolio, il serbatoio dovrebbe esserediviso da pareti con fori per ilpassaggio dell'olio. In questo modosi ottiene che, soprattutto allevelocità elevate, non tutta laquantità disponibile di olio si mettain movimento. Le impurità sidepositano nelle camere laterali enon vengono continuamenteinteressate dalla zona di turbolenza

Pag. 69

Anelli lamellari

Tenute esterne al cuscinettoContatti striscianti

Pag. 70

Anelli o nastri infeltro

Tenute radiali peralberi

Tenute esterne al cuscinettoContatti striscianti

Nozioni di base

Giochi

Pag. 72

Il gioco del cuscinetto – in caso di cuscinetto non montato – è lo spazio entro cui glianelli del cuscinetto possono essere spostati da un’estremità all’altra in direzioneassiale o radiale. Si distingue tra gioco assiale e gioco radiale.

Gioco del cuscinettoDefinizione

Pag. 73

Gioco radiale

Gioco del cuscinettoGioco radiale

Pag. 74

Gioco radiale

Gioco assiale

Gioco radiale / gioco assialeRelazioni geometriche

Pag. 75

Le categorie di giochi radiali sono stabilite nella DIN 620, sezione 4.

C1 inferiore a C2C2 inferiore al normaleCN1 gioco normale, in genere

non specificatoC3 superiore al normaleC4 superiore a C3

1) in passato C0

Gioco del cuscinettoCategorie di giochi radiali

Pag. 76

Cuscinetti radiali rigidi a sfereGioco radiale

Esempio:6008-C3

15 33

Gioco radiale e assiale

È importante perchè ha impatto su …

Vita del supporto

Rumorosità

Attrito, coppia di spunto

Lubrificazione

Il precarico radiale causa unincremento della pressione hertziana

Il precarico radiale causa unincremento della rumorosità

Un gioco radiale troppo piccolo nonconsente la formazione della pellicolalubrificante elastoidrodinamica

Il precarico radiale causa unincremento della pressione hertziana

Un gioco radiale errato è causa di cattive prestazioni

Gioco radiale / gioco assiale

Pag. 78

Giochi

Pag. 79

Design of bearing arrangementsPressure distribution of rolling bearing dependent on operating clearance

Cuscinetto a sfere Cuscinetto a rulli cilindrici

Accoppiamento forzato – influenza sul gioco radialeInfluenza del gioco sulla distribuzione del carico

Pag. 80

Progettazione delle sediInfluenza del precarico sulla durata

Lh10

(kf)[

h]

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

Radial roller row 1 s [µm]-100 0 100 200

Rating life (nominal) Lh10 (kf)[h]

Cuscinetto NJ2210

P = 20.000 Nn = 1.000 rpmCN : 0,030 – 0,060 mm

Precisione

Nozioni di base

Pag. 82

Classi di tolleranza

classe di tolleranza PN “Normale” (prima P0)

P6 precisione superiore a PN

P5 precisione superiore a P6


P4S tolleranze di forma e dimensione secondo P4,tolleranze di rotazione secondo P2


Nessunsuffisso

PrecisioneSuffissi

Pag. 83

Precisione

Pag. 84

PrecisioneCuscinetti radiali

Cuscinetto : 6006 – tolleranza foro ?

Cuscinetto 6006 P5 – tolleranza foro ?

0 -10

0 -6

Pag. 85

dmp / DmpVdmp / VDmp

Misurazione su due punti del diametro del foro d e del diametro esterno D.Il diametro medio (dmp, Dmp) in un piano di misura è calcolato sulla base dei valorimassimo e minimo determinati nel piano.La variazione (Vdmp, VDmp - parallelismo) del diametro medio è la differenza tra ilmassimo ed il minimo diametro medio ottenuti da misurazioni su vari piani. I piani dimisura devono trovarsi ad una distanza minima 2r dalla superficie frontale delcuscinetto.

Precisione

Pag. 86

Altezza - T

L'altezza T dei cuscinetti a rulli conici e deicuscinetti assiali è misurata sull'asse delcuscinetto. Il comparatore è impostato alla quotaT tramite cuscinetti campione. I cuscinetti sonocaricati con 50 ± 5 N (in aggiunta al pesoproprio) e sono fatti ruotare ripetutamente primadella misurazione. I rulli conici devono essere incontatto con il bordo del cono.

Precisione

Pag. 87

Precisione di rotolamento dell'anello interno - Kia

Precisione di rotolamento Kia delcuscinetto assemblato con anellointerno rotante La differenza tra ilvalore maggiore e minore misurato èla precisione di rotolamento dell'anellointerno Kia

Precisione

Nozioni di base

Tolleranze di montaggio

Pag. 89

Condizioni di rotazione

Con "condizione di rotazione" si intende ilmovimento relativo tra anelli e direzione delcarico.

Carico circonferenziale/periferico (rotante)Si ha una condizione di carico circonferenzialequando la direzione del carico è rotanterispetto agli anelli.Ad ogni giro dell'anello in esame, ogni puntodella pista di rotolamento è sottoposto a carico.

L'anello che vede il carico comecarico circonferenziale va fissato sullasede con accoppiamento forzato

Tolleranze di montaggioProgettazione delle sedi

Pag. 90

Condizioni di rotazione

Carico puntiforme (fisso)

Si ha una condizione di carico puntiforme quando il carico agisce sempre sullastessa zona del cuscinetto.

In questo caso è possibile un accoppiamento libero.


Pag. 91

Anello interno

Anello esterno

Carico periferico

Carico puntiforme


Pag. 92

Carico periferico

Carico puntiformeAnello interno

Anello esterno


Pag. 93

DDmp = Tolleranzadiametro estermocuscinetto

Ddmp = Tolleranzaforo cuscinetto

Alloggiamento

Albero

Linea dellozero

Linea dellozero

+

-

+

- f6 g6 h7 h6 h5 h4 h3 j5 j6js

3js

4 js5 k4 k5 k6

E8F7

F6 G7

G6 H

8H

7H

6H

5 J7 J6 JS7

JS6

JS5

JS4

K7

K6

K5

M7

M6

N7 N6

P7 P6 R6

S6

m5 m6

n4 n5 n6 p5 p6p7 r6r7 s6s7

Ddmp

DDmp

Accoppiamentolibero

Accoppiamentoincerto

Accoppiamentoforzato


Pag. 94

Cuscinettoradiale

conforo cilindrico

Carico puntiforme sull'anello interno

Progettazione delle sediScelta degli accoppiamenti

Pag. 95

Cuscinettoradiale

conforo cilindrico


Pag. 96

Cuscinettoradiale

Carico puntiforme sull'anello esterno


Pag. 97

Cuscinettoradiale


Pag. 98

●Sintomi– Machie nere/marroni sulle sedi– Usura sulle sedi– Rumorosità– Possibili rotture a fatica

●Cause– Micro-movimenti tra le parti a contatto nei casi di

accoppiamento non forzato– Inflessioni di albero o alloggiamento– Errori di forma delle sedi

●Rimedi– Rispetto delle tolleranze prescritte– Ricoprire le sedi con lubrificanti adatti

Fretting corrosion

Pag. 99

La precisione del punto disupporto è influenzata da :• la precisione della strutturacircostante• la precisione delle sedi delcuscinetto• il gioco in esercizio• la precisione del cuscinetto

La precisione delle sedi èfunzione della classe diprecisione del cuscinetto.

Progettazione delle sediTolleranze di forma delle sedi

Pag. 100

Progettazione delle sediTolleranze di forma delle sedi

Configurazione del sistema disupporto

Cuscinetto fisso – mobileCuscinetti flottanti

Cuscinetti registrabili

Nozioni di base

Pag. 102

Cuscinetto fisso Cuscinetto mobile

Configurazione : cuscinetto fisso – cuscinetto mobile

Pag. 103

Cuscinetto fisso Cuscinetto mobile


Pag. 104 OHM-M-2 · 28.05.2001 WL43-06-91 D

Movimento assialeentro il cuscinetto

S S S S

Movimento assiale tracuscinetto e alloggiamento


Pag. 105

Configurazione : cuscinetti flottanti

Pag. 106

Cuscinetto diappoggio

Cuscinetto diappoggio

Configurazione : cuscinetti flottanti

Pag. 107

Configurazione : cuscinetti registrabiliQuesta configurazione permette la registrazione dei giochi

Pag. 108

Configurazione : cuscinetti registrabili

pag. 109

● Sovrapposizione dell'apice del cono dei rulli● (distanza piccola tra i cuscinetti)

– Diminuzione del gioco assiale con ladilatazione termica

● Punto coincidente dell'apice del cono dei rulli– Nessuna variazione di gioco assiale

● Nessun punto in comune tra gli apici del cono dei rulli● (grande distanza tra i cuscinetti)

– Aumento del gioco assiale con la dilatazionetermica

Cuscinetti a rulli coniciCuscinetti registrabili: Disposizione ad O.Effetti delle dilatazioni termiche sul gioco

Calcolo della durata

Nozioni di base

Pag. 111

Calcolo della durata

La durata si riferisce al numero di rotazioni – e al tempo che ne consegue – che un anellodel cuscinetto effettua rispetto all’altro. La durata termina nel momento in cui uno dei dueanelli mostra i primi segni di affaticamento del materiale.

Fattori che influiscono sull’affaticamento (classica teoria dell’affaticamento):

§ la configurazione di carico dinamico sul cuscinetto volvente in rotazione

§ l’entità del carico

Il metodo di calcolo per cuscinetti volventi secondo ISO riduce l’affaticamento del materialeall’ipotesi di massima tensione tangenziale alternata.Tale ipotesi è supportata dalla presenza del maggior numero di rotture da fatica allaprofondità in cui la tensione tangenziale alternata raggiunge il suo valore massimo

Page 112

S = Probabilità di sopravvivenzat0= massima tensione tangenzialez0= profondità della massima tN = numero di cicli di caricoV = volume sollecitatoc,h= esponenti determinato in modo

empirico

h

ec

zVN

S 0

0~1ln ××÷øö

çèæ t

0z

maxtQ

Hp×= 25.00t÷÷ø

öççè

æ-××

m

wwH d

DDpz 1~0

Calcolo della durata a fatica (stato dell'arte)ISO 281 – approccio di calcolo secondo Lundberg e Palmgren

Pag. 113

pC )(L P10 =pC

n )()(L P16666

10h ×=

Durata raggiunta o superata dal 90% di un lotto significativo di cuscinettiall’apparenza identici prima che compaiano i primi segni di affaticamento delmateriale.

Durata in milioni di giri oppure ore di esercizio

pPC

310=pCuscinetti a rulli e rullini

Cuscinetti a sfere 3=p

aFY ×+×= rFXP

Capacità di carico dinamico

Carico dinamico equivalente per cuscinetti radiali e assiali

esponente

Calcolo della durataVita teorica

Pag. 114

Basic rating life L10 and L10h according to ISO 281:2007Rating life calculation methods

Pag. 115

Movimento oscillante

a

180j

×= oscnn

Attenzione: la formula va utilizzata soltanto se l‘angolo di oscillazioneè maggiore di due volte il passo dei corpi volventi,altrimenti vi è il pericolo di ondulazione della pista.

aj 2>

f Angolo di oscillazione

n Velocità equivalente

noscFrequenza di oscillazione

Pag. 116

Cuscinetto a sfere radialeDw<=25,4mm

Dw>25,4mm

Cuscinetto a rulli radiale

Cuscinetto a sfere assialeDw<=25,4mm

Dw>25,4mm

Cuscinetto a sfere assialeDw<=25,4mm

Dw>25,4mm

Cuscinetto a rulli assiale°< 900a

°> 900a

°= 900a

°< 900a

( ) 27/294/39/70cos Weffcm DzlifbC ××××××= a

( ) 8,13/27,00cos Wcm DzifbC ×××××= a

( ) 4,13/27,00 647,3cos Wcm DzifbC ××××××= a

8,13/2Wcm DzfbC ×××=

4,13/2647,3 Wcm DzfbC ××××=

8,13/20

7,0 tan)(cos Wcm DzfbC ×××××= aa4,13/2

07,0 647,3tan)(cos Wcm DzfbC ××××××= aa

27/294/39/7Weffcm DzlfbC ××××=

27/294/30

9/7 tan Weffcm DzlfbC ×××××= a

L‘entità del coefficiente fc dipende dal tipo di cuscinetto e dal rapporto

L‘entità del coefficiente bm dipende dalla qualità del materiale, dalla qualità di produzione e dal tipo di cuscinetto.pw

wD

D 0cosa×

Dw mm Diametro cuscinetto volventeleff mm Lunghezza effettiva di contatto tra rullo e pista dirotolamentoDpw mm Diametro primitivo delle gabbie a sfere o a rullii - Numero di corone di corpi volventi in un cuscinettoz - Numero di corpi volventi in una coronaa0 ° Angolo di contatto nominale

Calcolo della durataCoefficiente di carico dinamico C

Pag. 117

Expanded adjusted rating life Lnm according to ISO 281:2007Rating life calculation methods

aDIN factor (former DIN ISO 281 Addendum 1) has been renamed as aISO factor in ISO 281:2007, without any change to the calculation method.

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F ocontaminatmax,

pulitomax,

ss

»Ce

Calcolo della durata a fatica (stato dell'arte)ISO 281 – Fattore di contaminazione ec

Pag. 119

Basic reference rating rating life Lr/Lhr and modified reference rating life Lmr/Lhmr according toISO/TS 16281

Rating life calculation methods

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z

us

¥®<

Luss

z

us

oldLL >

z

oldL

z

us

old

u

LL ®>>ss

Calcolo della durata a fatica (stato dell'arte)ISO 281 – calcolo della durata a fatica ampliata

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Calcolo della durata a fatica (stato dell'arte)ISO 281 – Carico limite di fatica Cu

uC

Condizioni al contorno:

su= 1500 N/mm2 per cuscinetti normali

Ripartizione del carico idealizzataper il cuscinetto senza gioco

Tensione di contatto dal modello esatto

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Lubrificazione dei cuscinetti volventi

Il processo di fatica preso come criterio di rottura nellaclassica formula di calcolo della vita nominale dei cuscinettivolventi inizia al di sotto della superficie e viene identificatocome fatica sub-superficiale.Esistono però altri processi, dei quali è responsabile lalubrificazione che portano al danneggiamento dei cuscinetti.Questi meccanismi di cedimento vengono identificati comeaffaticamento superficiale.

Il termine "fatica con inizio superficiale" sintetizza ogni perdita dimaterial della superficie esterna per effetto di:• Usura adesiva e abrasive• Macchie grigie / Grey staining• Sfaldamenti con inizio superficiale

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k (Kappa)

Page 127


coef

ficie

nte

diat

trito

velocità

� lubrificazione limite / boundary friction� Lubrificazione mista / mixed friction� lubrificazione idrodinamica / fluid friction

Page 128

p

i

ci Q

QL ÷÷ø

öççè

æ=

iQ

{ }( )wp

pw

iS dLL

-

-

úû

ùêë

é××= ò

p

jjp

2

0211

contatto singolo

lamina

cuscinetto

Calcolo della durata a fatica (stato dell'arte)ISO TS 16281 – Durata a fatica di riferimento L10r

ee

Rr L

L

1

101

-

÷÷

ø

ö

çç

è

æ÷÷ø

öççè

æ= å

Page 129

p

i

ci Q

QL ÷÷ø

öççè

æ=

iQ

ee

Smr L

L

1

101

-

÷÷

ø

ö

çç

è

æ÷÷ø

öççè

æ= å

{ }( )wp

pw

iISOS dLaL

-

-

× úû

ùêë

é×= ò

p

jjp

2

021

contatto singolo

lamina

cuscinetto

Calcolo della durata a fatica (stato dell'arte)ISO TS 16281 – Durata a fatica modificata L10mr

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Cuscinetti a rulli: linea di contatto modificata

4=pcarichi elevati:

3=pcarichi molto bassi:

310

=pcarico normale:

Calcolo della durata a fatica (stato dell'arte)ISO TS 16281 – Esponente di carico p

Page 131

Programmi di calcolo online

www.schaeffler.it

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Page 133


Carico statico

Nozioni di base

Pag. 135

Capacità di carico e durataCarico statico – nozioni generali

Statische Beanspruchung tritt auf bei:

Si ha un carico statico in caso di - inattività- lenti movimenti oscillanti

- velocità pari fino a

(n=velocità al minuto, dm=diametro medio del cuscinetto)

úûù

êëé=×min

4000 mmdn m

Commenti: l‘aggettivo “statico” si riferisce alle condizioni d’esercizio delcuscinetto volvente in regime di carico costante o variabile.

I carichi che comportano deformazioni plastiche permanentisulle piste di rotolamento costituiscono il limite massimo delcarico statico.

I solchi o le aree appiattite risultanti non devono comprometterela scorrevolezza e la silenziosità del cuscinetto.

Pag. 136

Carico statico ammissibile sui corpi volventiDefinizione

Dw

La deformazione (plastica) permanentedei corpi volventi e della pista di rotola-mento non deve superare lo 0,01% deldiametro dei corpi volventi al punto dicontatto sottoposto al massimo carico.

à Nessun impatto sulla scorrevolezzaà Nessun impatto sulla durata a fatica.

Per una sfera del diametro di 10 mm,ciò equivale a una deformazione plasticapari a 1µm per entrambi i corpi.

10000wD

Pag. 137

20 4000mm

Np per =

20 4200mm

Np per =

20 4600mm

Np per =

Carico statico ammissibile sui corpi volventiDeformazione totale e pressione di contatto

La deformazione ammissibile totale, pari a 0, 01% Dw, equivale all‘incirca alle pressionidi contatto ammissibili poper

per cuscinetti orientabili a sfere

per altri cuscinetti a sfere

per tutti i cuscinetti a rulli

Pag. 138

Carico statico – coefficiente di sicurezza staticaDefinizione

Il coefficiente di sicurezza statica è il rapporto tra§ il coefficiente di carico statico Co e§ il carico massimo agente sul cuscinetto Fo.

Esempi di applicazioni

Esempi

140

Esempi

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Esempi

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Esempi

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Esempi

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Esempi

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Esempi

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Esempi

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Esempi

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Esempi

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Esempi

154

Grazie per la vostra attenzione!

Documents

Introduzione ai cuscinetti volventi