Cuscinetti a sfere o a rulli: quando decidono carico e velocità e quando decide la variante

Prima di tutto il carico e la velocità scelgono la famiglia

Partite dal punto di funzionamento, non dal catalogo. I cuscinetti a sfere lavorano con contatto puntuale e i cuscinetti a rulli con contatto lineare, ed è questa singola differenza geometrica a fissare la controversione che state comprando¹¹.

A pari foro e diametro esterno, un cuscinetto a rulli di norma sopporta un carico dinamico nominale C più alto, perché il contatto lineare distribuisce la tensione su un'area maggiore¹¹.

La stessa geometria si paga in velocità: il contatto lineare genera più attrito e più calore per ogni giro, perciò i cuscinetti a rulli portano generalmente una velocità limite e un valore dN inferiori rispetto a un cuscinetto a sfere di dimensioni paragonabili¹¹.

Per questo la guida alla selezione mette al primo posto l'entità e la direzione del carico e al secondo la verifica della velocità¹⁰. I carichi leggeri o moderati indicano i cuscinetti a sfere, i carichi pesanti quelli a rulli; un regime elevato favorisce la sfera, un regime più basso favorisce il rullo¹⁰²⁰.

Disallineamento, rigidità e prezzo entrano in gioco solo dopo che un candidato ha superato entrambe le verifiche, e la maggior parte delle applicazioni reali chiude la questione con il solo carico e la sola velocità¹⁰. Per la vostra selezione trattate la famiglia come una rosa di candidati, non come un verdetto.

Se il carico è leggero o moderato e la velocità è alta, il cuscinetto a sfere è la scelta predefinita defendibile su velocità, attrito e costo a precisione paragonabile¹¹. Se il carico radiale è pesante entro un ingombro fissato, il contatto lineare del rullo è la ragione per tenerlo in lista¹¹.

Verificate il guadagno di L10 prima di pagare il contatto lineare

Il vantaggio di carico del rullo non è una percentuale fissa; cresce. La durata nominale base usa la stessa formula per entrambe le famiglie, ma il rapporto di carico viene elevato alla potenza 3 per i cuscinetti a sfere e a 10/3 per quelli a rulli¹⁷.

Perciò un C più grande a parità di carico dinamico equivalente P rende più di un aumento proporzionale della durata, e il divario si allarga al crescere del carico¹¹¹⁷. Fate il calcolo sui candidati reali, non sull'etichetta di tipo.

Prendete il carico dinamico nominale di catalogo di ogni cuscinetto e il vostro carico dinamico equivalente, applicate l'esponente della famiglia e confrontate i valori di L10 ottenuti alla vostra velocità¹⁰¹⁷.

Se il C più grande del rullo non produce al vostro punto di funzionamento la durata che vi serve, l'argomento per accettare le sue penalità di velocità e di calore si indebolisce. Due avvertenze appartengono a quel calcolo.

Il carico statico nominale C0 conta quanto C nei servizi con fermo prolungato o con shock, perché un accoppiamento con interferenza spinto o un'applicazione a indexazione può superare C0 ben prima di avvicinarsi al carico dinamico¹¹.

E le fonti qui non forniscono una coppia corrispondente di C e C0 per sfera e rullo in un unico ingombro. Quindi da questa pagina non si legge un carico di passaggio; va calcolato a partire dai due cataloghi che state effettivamente quotando¹¹.

Leggete la velocità limite dalla variante ordinata, non dal tipo

Un'affermazione a livello di famiglia non è un valore di catalogo. La velocità ammessa cambia con la configurazione che ordinate: lo stesso foro 6304 è indicato a 17000 rpm aperto, a 14000 rpm con tenute ZZ o 2RS e a 10000 rpm con DU o DDU².

Foro, carichi nominali e ingombro sono identici su queste tre righe; è cambiata solo la tenuta. Quindi, quando confrontate un candidato a sfere con uno a rulli, confrontate i codici esatti che comprereste, con la guarnizione, la gabbia e la lubrificazione che intendete usare²¹¹.

Un margine di velocità che esiste sulla versione aperta può sparire su quella chiusa. Il limite è anche un limite del lubrificante, non solo del cuscinetto.

Il fattore di velocità n·dm collega la velocità di rotazione al diametro medio e, se supera il massimo della scheda tecnica del grasso, il grasso non riesce a lubrificare a sufficiente e ne segue un guasto prematuro²⁰.

Controllate il vostro n·dm rispetto al grasso che intendete usare prima di accettare un regime di catalogo come utilizzabile²⁰.

Valutate attrito, calore e specifica del grasso alla vostra velocità

Una parte della penalità di velocità del rullo è termica e di lubrificazione, e si vede in ciò che dovete comprare.

I cuscinetti a rulli lubrificati a grasso richiedono anche un grasso con maggiore bleeding rispetto ai cuscinetti a sfere, perché il rotolamento delle sfere e i contatti più stretti ricostruiscono il film d'olio più facilmente di quanto faccia il contatto del rullo²¹. Anche la rimozione del calore non è fissata dal cuscinetto.

Un carico maggiore aumenta la generazione di calore e la temperatura, e il design del supporto e il flusso d'aria determinano quanta parte di quel calore esce, così un limite di velocità utilizzabile dipende sia dall'installazione sia dal componente¹³.

I fattori pubblicati di limite di velocità si applicano, a quanto dichiarato, quando la durata nominale calcolata è almeno 100,000 ore; i cuscinetti più caricati richiedono limiti corretti forniti dal fornitore¹³.

Se il vostro punto di funzionamento sta vicino al vertice dell'intervallo di velocità del rullo, la domanda pratica è se grasso e supporto reggono il calore aggiuntivo.

Dove non lo reggono, la lubrificazione a nebbia d'olio consente velocità più elevate con meno calore del grasso, ma richiede miscelazione e dosaggio esterni oltre ad aria filtrata, e quindi costa di più²⁰.

Il carico assiale e il disallineamento scelgono la variante

Una volta definita la famiglia, la capacità assiale e la tolleranza al disallineamento le decide la variante, non la scelta sfera-rullo. Un cuscinetto a sfere a gola profonda sopporta carico radiale più carico assiale in entrambe le direzioni².

Un cuscinetto a sfere a contatto angolare sopporta un carico assiale elevato in una sola direzione, e un angolo di contatto più ripido regge più spinta³.

Sul lato rulli, un cuscinetto a rulli conici sopporta un carico combinato radiale e assiale unidirezionale nettamente superiore a quello di un cuscinetto a sfere a contatto angolare di dimensioni simili, con una velocità massima più bassa¹².

Un cuscinetto a rulli sferici si autoallinea continuando a sopportare un forte carico combinato radiale e assiale, ed è per questo che lo si trova in riduttori, rulli di convogliatore e ventilatori industriali¹². Il disallineamento si può risolvere anche dentro la famiglia a sfere.

Un cuscinetto a sferico con anello esterno a sfere tollera il disallineamento e costa meno di un cuscinetto a rulli sferici, così un cuscinetto autoallineante a sfere può battere un rullo non autoallineante su quel criterio¹⁸⁴.

Se la configurazione deve assorbire la dilatazione termica o una catena di tolleranze assiali, un cuscinetto fa da posizionatore e l'altro da flottante. E un cuscinetto a rulli cilindrici con una pista rettilinea è il cuscinetto flottante preferito, perché i rulli scorrono lungo quel percorso²⁷.

Verifiche da chiudere prima della richiesta di offerta

Sono gli aspetti che cambiano la risposta dopo che la famiglia è stata scelta, e ognuno deve arrivare dal catalogo o dal fornitore, non da una regola a livello di tipo.

• ✓Confermate la velocità limite del codice esatto con la vostra guarnizione, la gabbia e la lubrificazione, non con il valore della versione aperta.
• ✓Controllate il vostro n·dm rispetto al massimo della scheda tecnica del grasso scelto prima di accettare il regime di catalogo.
• ✓Chiedete al fornitore limiti di velocità corretti se la durata nominale calcolata scende sotto le 100,000 ore.
• ✓Calcolate la L10 di entrambi i candidati con l'esponente corretto e il vostro carico dinamico equivalente.
• ✓Verificate C0 rispetto a carichi di fermo, di accoppiamento spinto o di shock, non solo rispetto al carico dinamico.
• ✓Fissate la classe di tolleranza del foro del supporto in base al caso di carico: H7 per una pista del supporto fermo, K7 o M7 per posizione indeterminata o rotante.
• ✓Inserite lubrificazione, frequenza di manutenzione e manodopera di sostituzione nel confronto dei costi, non solo il prezzo unitario.

Dove le fonti lasciano aperto il confronto

Le controversie qui sotto sono i punti in cui una risposta a livello di tipo sarebbe una supposizione. Ogni riga indica quale lato verificare e come prima di impegnarsi.

Prima di richiedere un'offerta

• Chiedi al fornitore prove specifiche del modello e annota la condizione che cambierebbe la tua decisione d'acquisto.
• Chiedi al fornitore prove specifiche del modello e annota la condizione che cambierebbe la tua decisione d'acquisto.
• Chiedi al fornitore prove specifiche del modello e annota la condizione che camberebbe la tua decisione d'acquisto.
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• Richiedi un'offerta scritta con base di prezzo, quantità minima d'ordine, stampi, condizioni di pagamento e tempi di produzione.
• Conferma la copertura del servizio indicata, le aspettative di risposta e le condizioni di garanzia per la tua destinazione.
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