Montaggio e smontaggio dei cuscinetti industriali: percorso della forza, fascia di riscaldamento e segni di guasto

Escludi ogni procedura che spinge il cuscinetto attraverso gli elementi volventi

Il percorso del carico, non l'attrezzo, è ciò che danneggia il cuscinetto. La forza durante il montaggio deve applicarsi sull'anello che si monta e mai trasmettersi attraverso gli elementi volventi¹.

Se la forza va solo all'anello interno, le sfere possono essere prese contro l'anello esterno e graffiare la pista, che poi si manifesta come rumore in funzionamento²⁸.

L'anello interno è la parte che si accoppia all'albero rotante, quindi è il punto di spinta naturale per un accoppiamento sull'albero — ma proprio per questo l'anello opposto va sostenuto, invece di lasciare che la reazione passi attraverso il set di sfere²¹.

Colpire o caricare direttamente l'anello esterno durante l'installazione danneggia la pista, genera rumore e compromette la capacità del cuscinetto di portare carichi esterni¹⁵. Quando entrambi gli anelli si montano insieme, un piatto d'appoggio applica una pressione uniforme a entrambi²⁸.

Le fonti non specificano una procedura passo-passo di sostegno dell'anello opposto né l'entità della forza da usare, quindi la disposizione della reazione è un punto di procedura da scrivere e verificare, non un valore documentato.

Pressa o montaggio a caldo: quale accoppiamento spinge la scelta verso il calore

Un cuscinetto con foro cilindrico viene generalmente montato sull'albero per incastro a pressa, o scaldandolo per dilatare il diametro interno prima del montaggio, come accoppiamento per restringimento¹⁵. La scelta dipende dal tipo di cuscinetto e dalla forma dell'accoppiamento.

Gli anelli interni richiedono in genere un accoppiamento a interferenza, e per cuscinetti più grandi o con interferenza maggiore, il montaggio a caldo riduce il rischio di danno alla pista durante la pressatura¹⁵.

Questo è il meccanismo dietro la preferenza: pressare un anello grande e fortemente interferito richiede un'elevata forza assiale, e ogni parte di quella forza che raggiunge il set di sfere o rulli graffia la pista. Scaldare prima l'anello elimina la maggior parte della forza necessaria per sedarlo.

Per accoppiamenti serrati, scaldare il cuscinetto o raffreddare l'albero semplifica l'installazione¹. Se l'anello esterno richiede un accoppiamento a interferenza, il cuscinetto può invece essere raffreddato con ghiaccio secco per contrarlo prima del montaggio, e in quel caso serve prima un trattamento antiruggine¹⁵.

Prima di una delle due vie, conferma che le dimensioni del cuscinetto corrispondano al supporto e all'albero e che le superfici di contatto lavorate siano perpendicolari; dimensioni non corrispondenti o superfici non perpendicolari causano eccentricità e concentrazione di tensioni durante la pressatura¹⁵.

Fissare una fascia di riscaldamento difendibile

La pratica di montaggio riportata è scaldare il cuscinetto tra 80 e 100 C per accoppiarlo a interferenza su un albero²⁰.

Brevi escursioni a induzione fino a 225 C si sono rivelate evitare l'ammorbidimento anche quando l'acciaio stesso era rinvenuto a 150 C dopo la trasformazione martensitica, e un'escursione a 230 C per 40 secondi è riportata come equivalente in durezza a un trattamento di un'ora a 150 C²⁰.

La ragione per cui conta l'estremo superiore è metallurgica: l'acciaio per cuscinetti rinvenuto a bassa temperatura si ammorbidisce in servizio prolungato sopra circa 200 C, che è il suo limite di temperatura massima di servizio²⁰.

Una breve escursione a induzione non è la stessa esposizione di una permanenza in forno o in olio, e le fonti le trattano separatamente. Ciò che le fonti non fanno è elevare uno di questi valori a massimo vincolante per uno specifico tipo di cuscinetto.

Scrivi la fascia come un limite di procedura che fai col fornitore di cuscinetti, e chiedi il limite di differenziale di temperatura e la temperatura massima di permanenza per il cuscinetto esatto che stai montando.

Verifica che l'accoppiamento a interferenza non abbia consumato il gioco di funzionamento

Quando la pista interna di un cuscinetto è montata su un albero con accoppiamento a interferenza, il diametro esterno della pista interna si dilata, riducendo il gioco interno di fabbrica o da banco¹⁶.

Se quella riduzione effettiva del gioco radiale interno non è calcolata correttamente, può non restare abbastanza gioco da banco per lasciare un qualsiasi gioco di funzionamento¹⁶.

Un certo gioco interno è necessario per prevenire un'eccessiva generazione di calore, e la sua perdita porta a un runaway termico: il funzionamento iniziale genera calore, la temperatura più alta del cuscinetto produce un gioco interno negativo, che genera più calore, e così via finché il cuscinetto è troppo caldo per la sua lubrificazione e guasta rapidamente¹⁶.

È un controllo di selezione tanto quanto di montaggio — l'accoppiamento che specifiche e la classe di gioco che ordini vanno considerati insieme, e le fonti non pubblicano alcuna cifra di riduzione del gioco da sottrarre. Chiedi al fornitore quale riduzione del gioco produce l'accoppiamento specificato su questa dimensione di cuscinetto.

Attrezzi: ciò che il metodo scelto richiede e ciò che va escluso

La scelta degli attrezzi è uno dei fattori che incidono sulla resa d'installazione e sulla vita del cuscinetto, quindi decidila prima dell'inizio del lavoro, e non davanti alla macchina¹³.

• ✓Usare attrezzi di montaggio e smontaggio progettati per l'uso; gli attrezzi improvvisati come una barra di rame non sono raccomandati perché possono deformare il cuscinetto, danneggiare gli elementi volventi o causare il guasto del cuscinetto [S13].
• ✓Per cuscinetti più grandi con accoppiamenti a interferenza, usare una pressa o un sistema idraulico per applicare una pressione uniforme invece della forza d'impatto [S1].
• ✓Evitare martelli e forza eccessiva durante l'installazione, che possono danneggiare il cuscinetto e i componenti circostanti [S1].
• ✓Usando un manicotto, tenerlo centrato e battere leggermente per evitare eccentricità o danni [S13][S28].
• ✓Montando simultaneamente anello interno ed esterno, usare un piatto d'appoggio per applicare una pressione uniforme a entrambi gli anelli [S28].
• ✓Prima di installare un cuscinetto nuovo, confermare che la designazione sia corretta, verificare che il gioco radiale soddisfi il requisito applicabile, e ispezionare le superfici di accoppiamento per graffi, polvere o residui di sabbia di colata, pulendo con pietra oleosa o panno se necessario [S13].
• ✓Installando un cuscinetto usato, controllare le superfici di sfere o rulli per bave, graffi o crepe [S13].

Leggere i segni che il montaggio o lo smontaggio hanno già causato un danno

Il rumore dopo l'installazione non significa necessariamente che il cuscinetto sia difettoso. Le cause comuni includono danno alla pista da caricamento improprio dell'anello esterno, installazione eccentrica, scarse condizioni di pressatura o lubrificazione inadeguata²⁸.

Poiché più cause producono lo stesso sintomo, identificare la causa radice significa esaminare insieme il metodo di montaggio, le condizioni dell'accoppiamento e la lubrificazione, invece di sostituire il cuscinetto e ripetere la procedura²⁸. La temperatura è il secondo indicatore.

Un cuscinetto che funziona tra 250 e 300 F è probabilmente in qualche stadio di guasto, e la vita residua può essere molto variabile; a quel punto, applica altre tecnologie predittive come analisi vibrazionale, infrarossi e ultrasuoni e aumenta la frequenza di monitoraggio finché non viene presa l'azione correttiva⁵.

Le categorie di danno visibile che uno smontaggio può confermare includono falso Brinell, corrosione da fretting, impronte, fratture, usura abrasiva, corrosione e delaminazione (pitting) prematura da fatica di contatto¹⁸.

Le fonti non forniscono soglie di accettazione di gioco residuo, sbattimento o vibrazione, né una mappatura delle cause radice per lo smearing, l'erosione elettrica o i danni a gabbia e tenuta da montaggio, quindi i criteri di accettazione dopo il montaggio restano un punto verificato dall'acquirente.

Conseguenze commerciali e i punti di verifica che le fonti non possono fornire

Sbagliare la procedura ha un costo di filiera oltre al costo di riparazione. In un caso riportato di acciaieria, il produttore originale ha quotato un termine di quattro settimane contro la consegna in 72 ore di un ricambio trovato per equivalenza³⁰.

Quel contrasto è la parte utilizzabile del caso; il cuscinetto specifico, l'esito dell'ispezione e la cifra del fermo sono il racconto di quel fornitore e non vanno letti come un riferimento di mercato.

La disponibilità degli attrezzi è l'altra leva commerciale: i fornitori tengono a magazzino estrattori, riscaldatori a induzione, attrezzi di montaggio e smontaggio, attrezzi di allineamento e termometri a infrarossi come via a un'installazione e una rimozione senza danni¹⁹.

Alcuni produttori di cuscinetti offrono anche riparazione e rigenerazione, ingegneria di servizio e formazione prima e dopo la vendita, che è una via da considerare quando lo storico dei guasti punta alla procedura e non al cuscinetto¹⁸.

Nessuna fonte di questo insieme dice come viene trattata una richiesta in garanzia dopo un montaggio improprio, né confronta il costo dell'acquisto degli attrezzi con quello dell'esternalizzazione del lavoro, quindi entrambi vanno definiti con il fornitore e con la tua stessa gestione della manutenzione.

Dove le fonti discordano o tacciono sulle cifre

Nessuna delle cifre sotto riportate è fissata come specifica da questo insieme di fonti. Ogni riga mostra ciò che effettivamente viene riportato e cosa verificare prima di scrivere una cifra in una procedura.

Cosa le fonti non stabiliscono

• Nessuna fonte fornisce una temperatura massima di riscaldamento o un limite di differenza di temperatura come specifica determinante per uno specifico tipo di cuscinetto.
• Nessuna fonte fornisce limiti di forza o di calore di smontaggio, criteri di scelta dell'estrattore o indicazioni sul punto di reazione.
• Nessuna fonte fornisce una procedura esplicita di supporto dell'anello opposto durante l'accoppiamento a pressa.
• Nessuna fonte fornisce intervalli di capacità degli utensili o specifiche di controllo della temperatura.
• Nessuna fonte fornisce soglie di accettazione del gioco residuo, del eccentricità o delle vibrazioni dopo il montaggio.
• Nessuna fonte mappa le cause principali dello strisciamento (smearing), dell'erosione elettrica o del danno a gabbia e tenuta dovuti al montaggio.
• Nessuna fonte affronta le implicazioni di garanzia di un montaggio improprio o confronta il costo dell'attrezzatura con l'esternalizzazione del lavoro.
• Nessuna fonte cita una norma ISO, DIN o del produttore applicabile, né un requisito di certificazione del personale, per il montaggio o lo smontaggio.