Scegliere cuscinetti per pompe centrifughe e compressori volumetrici: tipo, accoppiamento, lubrificazione, tenuta e base di durata

Scegliere prima il tipo dalla ripartizione del carico e dalla velocità

Fissate il tipo di cuscinetto prima di toccare gioco, accoppiamenti o lubrificazione. La decisione sul tipo deriva da come il carico si divide tra radiale e assiale e da quanto velocemente gira l'albero.

I carichi pesanti indicano cuscinetti a rulli, quelli leggeri cuscinetti a sfere. L'alta velocità favorisce i cuscinetti a sfere, la bassa velocità quelli a rulli^1,11.

Una posizione che porta solo carico radiale può usare un cuscinetto a rulli cilindrici N o NU, che non sopporta alcun carico assiale¹. Quando carico radiale e assiale arrivano insieme, un cuscinetto a sfere a contatto obliquo è il tipo indicato.

Porta più carico assiale di un cuscinetto a sfere a gola profonda di taglia comparabile^1,16. L'angolo di contatto è la regolazione successiva: un angolo maggiore compra capacità assiale e uno minore favorisce la velocità, quindi le due esigenze si scambiano tra loro¹⁶.

Chiedete al costruttore di confermare l'angolo rispetto al vostro rapporto assiale/radiale reale, dato che nessuna fonte qui fornisce una tabella angolo-carico.

Prevedere un cuscinetto fisso e uno libero

Un albero su due supporti ha in genere bisogno di un cuscinetto che lo fissi in modo positivo e di uno libero di muoversi assialmente⁹. La ragione è termica: albero e alloggiamento crescono in misura diversa, oppure le tolleranze assiali si sommano tra le due sedi.

Una coppia di cuscinetti fissati assialmente lotta contro questo movimento e si carica di spinta parassita⁹. Il cuscinetto libero più pulito è un cuscinetto a rulli cilindrici con una sola pista diritta, perché i rulli scorrono semplicemente lungo il percorso rettilineo sotto lubrificazione⁹.

Se invece usate un cuscinetto a sfere a gola profonda, uno a contatto obliquo a due corone, uno a rulli conici o uno a rulli sferici, la pratica usuale è lasciare che il suo anello esterno scorra nell'alloggiamento⁹. Decidete quale sede fissa e quale è libera prima di rilasciare il disegno dell'alloggiamento.

Questa scelta determina l'accoppiamento dell'anello esterno a ciascuna estremità.

Trattare gioco e accoppiamenti come un'unica decisione

Gli accoppiamenti con interferenza non sono gratuiti: un accoppiamento stretto sull'albero dilata l'anello interno e uno stretto nell'alloggiamento comprime l'anello esterno. Entrambi erodono il gioco interno⁴.

Stringendo abbastanza, il gioco di funzionamento diventa negativo, il che si manifesta come attrito eccessivo e guasto precoce⁴. L'obiettivo è un gioco operativo vicino a zero, e l'eventuale gioco residuo può essere tolto con rondelle o molle che precaricano il cuscinetto⁴.

Il precarico è uno strumento con un tetto. Oltre l'ottimo la rigidità cresce solo marginalmente mentre attrito e calore salgono e la durata cala in modo sostanziale²⁴.

Nei cuscinetti a rulli cilindrici, che richiedono accoppiamenti più stretti e partono con più gioco, il gioco Normale (CN) è di solito preferito a C3 perché la zona caricata non si riduca dopo il montaggio¹².

Le classi di alesaggio dell'alloggiamento si scelgono in base al tipo di carico e alla necessità che l'anello possa spostarsi; JS7 e K7 sono citate per motori elettrici, pompe e supporti principali di albero a gomiti²¹.

Trattatela come classe di partenza e fate confermare la coppia dal costruttore rispetto al vostro accoppiamento e alla temperatura reali.

Verificare la velocità come n·dm rispetto al lubrificante, non al regime di catalogo

Una velocità limite di catalogo è un numero condizionato. Vale per cuscinetti di esecuzione standard sotto carico normale, all'incirca C/P ≥ 16 e Fa/Fr ≤ 0,25.

Si sposta con tipo, dimensioni, precisione, tipo e quantità di lubrificante, forma e materiale della gabbia e carico^3,18. Oltre l'80% del valore di catalogo conviene consultare il costruttore invece di usare la cifra come soglia di superamento³.

Per il lubrificante stesso calcolate n·dm — velocità di rotazione per il diametro primitivo della corona di sfere — e confrontatelo con la velocità massima del grasso indicata nella sua scheda tecnica¹¹. Se n·dm supera quel limite, il grasso non lubrifica adeguatamente e un metodo a olio come la nebbia d'olio diventa l'opzione.

La nebbia d'olio lavora più fredda ad alta velocità ma richiede un sistema esterno di miscelazione e dosaggio e aria filtrata¹¹. Il bagno d'olio si adatta alla bassa velocità, e ogni via dell'olio porta con sé un onere di tenuta e di perdite che il grasso non ha^11,20.

Adeguare la tenuta al fluido e alla classe IP

La tenuta è il punto in cui l'esposizione al fluido di processo entra nella specifica del cuscinetto. Un cuscinetto schermato o sigillato dà una barriera ferma contro polvere, sporco e spruzzi d'acqua e conserva il grasso per tutta la vita con manutenzione minima, al costo di attrito e coppia di spunto leggermente maggiori¹³.

Un cuscinetto aperto ha l'attrito più basso ma nessuna protezione e dipende da lubrificazione esterna. Si adatta a interni puliti e lubrificati a olio, non a quelli umidi o sporchi¹³.

Su una macchina elettrica la prestazione di tenuta richiesta segue la classe IP del carter secondo IEC 60034-5. Può essere ottenuta con tenute integrate nel cuscinetto, tenute esterne sull'albero o a labirinto, oppure entrambe²².

Le macchine piccole in aria pulita e asciutta possono bastare con una tenuta a traferro più cuscinetti tamponati, mentre le macchine più grandi con cuscinetti aperti ringrassabili possono richiedere tenute radiali, assiali e a labirinto combinate²². Dove il liquido schizzato è la minaccia, una tenuta a labirinto senza contatto è la prima barriera.

La linea di tenute CF di un fornitore è offerta per diametri d'albero da 10 a 100 mm e fino a 200 °C in alluminio⁵. Quel campo sono dati di prodotto di quel fornitore: verificatelo rispetto al diametro del vostro albero e alla temperatura invece di supporre che copra il vostro servizio.

Dichiarare la base di durata sul disegno

La durata nominale di base L10 è la durata alla quale il 90% di un gruppo di cuscinetti identici sopravvive senza sfaldamento. È statistica perché la durata dipende da struttura, dimensioni, materiale e lavorazione⁶.

Questo rende il numero che mettete sul disegno un obiettivo, non una proprietà del cuscinetto. Eseguite il calcolo L10 con il vostro carico dinamico equivalente reale, e impostate un'affidabilità superiore al 90% predefinito dove un guasto è costoso o critico per la sicurezza²³.

Dove lubrificazione e contaminazione sono i rischi veri, una durata che tenga conto del limite di carico di fatica, della lubrificazione e della contaminazione va oltre l'L10 di base; L10mh di SKF è uno di questi metodi²⁴.

Il minimo di 30 h nell'esempio servomotore di SKF è il requisito di quel caso, non una cifra da copiare su un disegno di pompa o compressore²⁴. Scrivete l'obiettivo di affidabilità e la base di carico nella specifica, così le offerte vengono confrontate sulla stessa definizione di durata.

Controlli prima del rilascio

Sono i punti che stanno fuori dai passi tipo, accoppiamento e lubrificazione e che è facile lasciare aperti finché il disegno è già emesso.

• ✓Confermate l'allineamento che albero e alloggiamento possono davvero tenere; un cuscinetto a sfere autoallineante sopporta fino a 3° aperto e 1,5° schermato, e costa meno di un cuscinetto a rulli sferici.
• ✓Decidete se installare il monitoraggio delle vibrazioni, perché dà avviso precoce del danno e rende pianificabile la sostituzione.
• ✓Impostate un allarme di variazione di temperatura: uno scostamento oltre 50 °F giustifica un'indagine qualunque sia la lettura assoluta.
• ✓Chiedete al costruttore di confermare il gruppo di gioco e il precarico rispetto al vostro accoppiamento e alla temperatura di esercizio.
• ✓Sollevate costo unitario, tempi di consegna e intercambiabilità direttamente con il fornitore; nessuna fonte di questo insieme li riporta.

Dove le fonti non concordano sul gioco

Le indicazioni sul gioco non combaciano in modo pulito, e la divergenza conta perché decide se specificate CN o un montaggio precaricato.

Prima di chiedere un'offerta

• Chiedi al fornitore prove specifiche del modello e annota la condizione che cambierebbe la tua decisione di acquisto.
• Chiedi al fornitore prove specifiche del modello e annota la condizione che cambierebbe la tua decisione di acquisto.
• Chiedi al fornitore prove specifiche del modello e annota la condizione che cambierebbe la tua decisione di acquisto.
• Chiedi al fornitore prove specifiche del modello e annota la condizione che cambierebbe la tua decisione di acquisto.
• Chiedi al fornitore prove specifiche del modello e annota la condizione che cambierebbe la tua decisione di acquisto.
• Chiedi al fornitore prove specifiche del modello e annota la condizione che cambierebbe la tua decisione di acquisto.