Cuscinetti per casse d'asse e motori di trazione ferroviari: tipo, isolamento, gioco e lubrificazione — cosa sostengono le fonti

Perché il cuscinetto è una scelta di sistema e non quattro specifiche separate

Non potete fissare il tipo di cuscinetto prima di aver nominato la sollecitazione. Le fonti legano ogni scelta a una condizione di carico, non al cuscinetto da solo.

Carico pesante o d'urto con anello interno rotante guida la decisione su gioco e accoppiamento dell'albero. La tabella degli accoppiamenti nomina i perni d'asse del materiale rotabile ferroviario e i motori di trazione esattamente in quella riga¹⁵.

La cassa d'asse aggiunge una seconda condizione: il suo anello esterno è fermo. È questo che rende l'accoppiamento della sede una questione distinta da quello dell'albero¹⁸.

Sul motore di trazione è l'azionamento stesso a cambiare il cuscinetto. I convertitori di frequenza con modulazione a larghezza di impulso e commutazione rapida causano spesso erosione elettrica nei cuscinetti.

Le macchine alimentate da convertitore richiedono quindi un'attenzione particolare già in fase di scelta¹⁰. Quell'erosione si manifesta come crateri o come una rigatura ondulata regolare.

La causa indicata è la corrente che attraversa il cuscinetto, proveniente dalla tensione d'albero dell'inverter e da una messa a terra insufficiente¹⁷. La lubrificazione chiude il cerchio, perché calore e velocità cambiano ciò che grasso o olio devono garantire.

La velocità di esercizio influenza sia la vita del cuscinetto sia quella del lubrificante. Dimensioni, gabbia, lubrificazione, gioco e tipo di tenuta vanno considerati insieme nella scelta del cuscinetto¹⁰.

Trattate le quattro decisioni come un'unica configurazione: cambiate la sollecitazione e almeno una si sposta. Verificate che la vostra specifica leghi tipo, gioco, accoppiamento e lubrificazione alla stessa condizione di carico.

Escludere un tipo che non regge l'urto prima di confrontare le marche

Partite dal carattere del carico, perché elimina tipi più in fretta di qualsiasi confronto di prezzo. I cuscinetti a sfere lavorano a contatto puntuale e quelli a rulli a contatto lineare, il che cambia attrito, capacità di carico e sensibilità all'urto.

La divisione pratica è sfere per alta velocità con basso attrito e rulli per carichi più pesanti e condizioni di urto o impatto⁸. Questa divisione non è un lasciapassare per i rulli.

Gli elementi volventi possono danneggiarsi sotto impatto elevato. L'indicazione è scegliere tipi resistenti all'urto invece di dare per scontato che qualsiasi rullo vada bene⁶.

Dove dominano urto e vibrazione, viene offerta una gabbia in acciaio temperato come protezione contro urti e accelerazioni. Le gabbie in ottone sono disponibili per urti e vibrazioni estremi, accelerazioni elevate e lubrificazione minima³.

La velocità tira nella direzione opposta. I cuscinetti a sfere sono normalmente più adatti alle alte velocità rispetto a quelli a rulli.

A velocità molto elevate, cuscinetti di alta precisione o ibridi possono essere vantaggiosi. Ma quella scelta richiede un'analisi del comportamento dinamico della macchina¹⁰.

Su un motore di trazione pesate entrambi gli estremi contemporaneamente. Verificate la capacità dinamica e la velocità limite del candidato a catalogo prima di inserirlo nella rosa⁸.

Isolato, ibrido o tutto ceramico per il motore di trazione

L'insieme di prevenzione contro l'erosione elettrica è enunciato chiaramente: anelli di messa a terra dell'albero, cuscinetti isolati o ceramici (ibridi) e corretta messa a massa¹⁷. Quale di questi prescriviate è una decisione diversa dal se vi servano.

I cuscinetti ibridi hanno anelli in acciaio da cuscinetti ed elementi volventi in nitruro di silicio. Le sfere ceramiche isolano la carcassa dall'albero nei motori CA e CC e nei generatori¹.

La stessa fonte colloca l'ibrido come ulteriore miglioramento delle proprietà isolanti, in particolare per applicazioni con convertitore ad alta frequenza. Cita i cuscinetti rigidi a sfere a una corona e i cuscinetti a rulli cilindrici a una corona come varianti per motore e generatore¹.

I cuscinetti completamente ceramici con anelli e sfere in zirconia o nitruro di silicio sono posizionati per l'isolamento elettrico completo. L'ibrido è descritto come l'opzione industriale di partenza comune, che bilancia i benefici delle sfere ceramiche con la resistenza degli anelli metallici¹⁶.

Un fornitore dichiara che i suoi cuscinetti ibridi hanno anche velocità ammissibile più alta e vita utile più lunga rispetto a cuscinetti tutto acciaio di pari dimensione. Aggiunge che si comportano estremamente bene in condizioni vibranti o oscillanti¹.

È un'affermazione del fornitore sul proprio prodotto, non un risultato di prova indipendente. Valutatela come un'offerta, non come un riferimento.

Nessuna fonte fornisce qui una cifra di tensione, corrente o impedenza oltre la quale l'isolamento è sufficiente. Quella soglia deve venire dal fornitore del motore o del cuscinetto.

Chiedete quel valore al fornitore prima di prescrivere un'opzione di isolamento.

Classe di gioco e accoppiamenti per la cassa d'asse e il motore di trazione

Le tabelle degli accoppiamenti vi danno la direzione anche se trattengono i numeri. Per carico pesante o d'urto con anello interno rotante sono richiesti cuscinetti con gioco interno maggiore dello standard.

La tolleranza dell'albero è n6, p6 o r6 secondo la fascia dimensionale¹⁵. La decisione sul gioco è quindi maggiore dello standard e non una classe con nome¹⁵.

Il lato sede si divide per sollecitazione. Le casse d'asse del materiale rotabile ferroviario ricevono una sede H7 con anello esterno facilmente spostabile sotto carico dell'anello esterno fermo¹⁸.

I motori di trazione compaiono sotto carico d'urto elevato con accoppiamento non spostabile M7¹⁸. Sono due condizioni diverse, non una contraddizione.

Non trasferite l'una all'altra. Il gioco C3 o C0 è descritto per supporti a piede divisi SNT con cuscinetti a rulli sferici, un contesto di sede diverso.

Quindi non risolve la classe di gioco ferroviaria³. Nessuna fonte fornisce qui un intervallo di gioco in micrometri, una finestra di gioco in esercizio né un margine di dilatazione termica per un cuscinetto ferroviario.

Chiedete al fornitore l'intervallo di gioco che corrisponde a maggiore dello standard per la vostra sede e il vostro accoppiamento.

Grasso o olio, e le soglie di temperatura e velocità che impongono un cambio

Il grasso è la scelta predefinita più semplice finché le temperature restano moderate. L'aumento di temperatura per attrito nel cuscinetto è in genere inferiore con il grasso rispetto a un bagno d'olio.

Questo vale purché si usino il tipo e la quantità corretti di grasso e lo si somministri correttamente al cuscinetto¹¹. L'olio entra in gioco quando serve raffreddamento aggiuntivo per raggiungere le normali temperature di esercizio.

Questa esigenza può derivare da una fonte di calore esterna o dal calore generato ad alta velocità, oppure quando l'intervallo di rilubrificazione del grasso è breve¹¹. Due soglie vi dicono quando rivedere questa scelta.

La maggior parte degli utenti preferisce mantenere le carcasse sotto 60 °C (140 °F). Oltre, con il grasso servono olio speciale, controlli di livello costanti e intervalli di ingrassaggio molto più brevi⁵.

Qualsiasi velocità di esercizio entro l'80 % della velocità limite basata su Ndm va esaminata più a fondo⁵. La quantità di riempimento conta quanto il tipo di lubrificante.

Un riempimento eccessivo della camera del cuscinetto porta a temperature più alte e a possibile cedimento. Nei motori ad alta velocità la quantità di grasso va tenuta bassa¹⁴.

I cuscinetti schermati e ingrassati a vita non possono essere rilubrificati affatto. Allora comanda la vita del grasso e il motore è esente da manutenzione solo in termini di lubrificazione¹¹.

Per l'impiego ferroviario nessuna di queste fonti nomina un tipo di grasso, un olio base, un addensante, una classe NLGI, una quantità di riempimento o un intervallo di rilubrificazione. Questi dati arrivano dal fornitore in funzione del vostro ciclo di lavoro.

Chiedeteli per iscritto prima di approvare il lubrificante.

Cosa mettere nella richiesta di offerta prima di impegnarvi

Le fonti sostengono un'aspettativa di documentazione e di materiale anche dove non danno alcun numero specifico per il ferroviario. Il GCr15 (tipo SAE52100), acciaio al cromo ad alto carbonio, dopo tempra e rinvenimento dà durezza elevata e uniforme, resistenza all'usura e alla fatica.

Grado dell'acciaio e trattamento termico sono quindi punti legittimi da far documentare a un fornitore⁷. La documentazione completa con origine del materiale, registri dei trattamenti termici e rapporti di ispezione è la prassi di rintracciabilità indicata.

Include la verifica dimensionale e del materiale al 100 % per applicazioni critiche a riferimento incrociato²⁰. Trattate ogni vita calcolata come condizionata.

La formula L10 presuppone lubrificazione pulita, montaggio corretto e condizioni normali. Contaminazione, disallineamento, lubrificazione scarsa e vibrazioni possono ridurre la vita reale ben sotto il valore calcolato¹⁹.

Chiedete i numeri che questo insieme di evidenze non può fornire.

• ✓Chiedete la capacità di carico dinamica e statica del cuscinetto offerto alla vostra sede, non un valore generico di catalogo.
• ✓Chiedete l'intervallo di gioco interno in micrometri che il fornitore considera maggiore dello standard per il vostro accoppiamento d'albero.
• ✓Chiedete quale banda di tolleranza dell'albero (n6, p6 o r6) il fornitore applica al vostro diametro d'albero.
• ✓Confermate la tolleranza della sede: H7 per la cassa d'asse, M7 per la carcassa del motore di trazione ad alto impatto.
• ✓Chiedete la tensione o la tensione d'albero per cui è qualificato l'isolamento offerto, dato che nessuna fonte la indica.
• ✓Richiedete specifica del grasso, olio base, addensante, quantità di riempimento e intervallo di rilubrificazione per la vostra sollecitazione.
• ✓Richiedete origine del materiale, registri dei trattamenti termici e rapporti di ispezione dimensionale insieme all'offerta.

Dove le fonti divergono, e cosa risolve ogni punto

Due di queste divergenze cambiano ciò che prescrivete; la terza cambia solo come leggete un'offerta. Tenete visibili entrambe le versioni finché il fornitore non risponde.

Prima di chiedere un'offerta

• Chiedete i numeri di certificato, gli enti emittenti, il campo di applicazione e la validità per il modello esatto e il mercato di destinazione.
• Chiedete al fornitore evidenze specifiche del modello e registrate la condizione che cambierebbe la vostra decisione d'acquisto.
• Chiedete al fornitore evidenze specifiche del modello e registrate la condizione che cambierebbe la vostra decisione d'acquisto.
• Chiedete al fornitore evidenze specifiche del modello e registrate la condizione che cambierebbe la vostra decisione d'acquisto.
• Richiedete la scheda tecnica completa con unità, condizioni di prova e ipotesi di configurazione.
• Chiedete al fornitore evidenze specifiche del modello e registrate la condizione che cambierebbe la vostra decisione d'acquisto.
• Richiedete un'offerta scritta con base di prezzo, MOQ, attrezzature, condizioni di pagamento e tempo di produzione.
• Confrontate la documentazione del fornitore con la vostra applicazione e il mercato di destinazione prima dell'approvazione.