Scelta della classe di gioco interno radiale (C2, CN, C3, C4) in base all'accoppiamento e alla temperatura: cosa stabilisce l'evidenza e cosa dovete prendere da ISO 5753-1

La classe che specificate è il gioco che rimane dopo il montaggio e il riscaldamento

Il gioco interno radiale di un cuscinetto viene misurato al banco, prima del montaggio. Inserite un anello interno su un albero con accoppiamento con interferenza e l'anello si dilata, riducendo quel gioco di banco¹¹.

Fate funzionare il cuscinetto e lasciate che l'anello interno sia più caldo dell'anello esterno: la dilatazione differenziale ne consuma ancora². La classe stampata sulla scatola è quindi un punto di partenza, non la condizione operativa.

Ecco perché un disegno o un'offerta che indica C3 senza specificare gli accoppiamenti albero e alloggiamento e le temperature attese degli anelli non è ancora una specifica. Non potete capire dalla sola classe se il cuscinetto funzionerà con gioco o senza.

Richiedete le classi di accoppiamento e la base di temperatura insieme alla designazione del gioco, quindi verificate che il gioco residuo sia positivo alla temperatura operativa¹¹.

Una stima elaborata di un fornitore mette in prospettiva l'entità della perdita: un accoppiamento k6 su un albero da 30 mm rimuove circa 12 µm, e un differenziale di 50 °C tra gli anelli rimuove altri 5–10 µm²⁵.

Considerate questi come la stima di quella fonte per quel caso, non come una regola per il vostro alesaggio.

Escludete qualsiasi classe che funzionerebbe con gioco zero o negativo

Se l'accoppiamento e il calore insieme consumano più gioco di quello con cui è stato realizzato il cuscinetto, gli elementi volventi si precaricano. L'attrito aumenta, il cuscinetto si scalda di più, gli anelli si dilatano ulteriormente e il gioco diventa ancora più negativo.

Un fornitore di cuscinetti descrive questo come un ciclo di fuga termica che termina in un rapido guasto una volta che il cuscinetto supera ciò che il lubrificante può sopportare¹¹. Un altro afferma lo stesso risultato più brevemente: un gioco troppo piccolo causa attrito eccessivo, riscaldamento rapido e grippaggio¹⁸.

Questo è il modo di guasto che state escludendo quando scegliete una classe. Non è un meccanismo di usura che potete ispezionare in seguito; è una condizione di funzionamento che deve essere evitata in fase di progettazione.

Se la vostra stima di accoppiamento e temperatura lascia poco o nessun gioco residuo sulla carta, la classe è troppo stretta per il servizio, qualunque cosa dica il catalogo.

Ciò che le fonti non forniscono è una soglia di gioco residuo da rispettare in fase di progettazione, o una formula che trasformi i vostri dati di accoppiamento e temperatura in una cifra di perdita di gioco. Questi devono provenire dal fornitore di cuscinetti o dalla norma applicabile.

Lasciate che il tipo di carico stabilisca gli accoppiamenti prima di toccare la classe

L'accoppiamento è ciò che consuma gioco, quindi la decisione sull'accoppiamento viene prima. L'anello che porta il carico rotante dovrebbe avere un accoppiamento con interferenza; il grado di interferenza dipende dal tipo di cuscinetto, dalle dimensioni e dalle condizioni operative¹.

Quando la direzione del carico è indeterminata, in particolare con carichi elevati, un produttore di cuscinetti raccomanda un accoppiamento con interferenza su entrambi gli anelli¹. Due accoppiamenti con interferenza rimuovono gioco da entrambi i lati del cuscinetto, quindi la classe deve essere scelta dopo questa decisione, non prima.

La classe di tolleranza dell'alloggiamento segue la stessa logica. Per un carico sull'anello esterno stazionario, H6, G6, J6 o J7 sono le scelte usuali; per un carico sull'anello esterno indeterminato o rotante, K7 o M7^10,15.

Sul lato albero, carichi rotanti sull'anello interno da leggeri a normali richiedono js6, k6 o m6, mentre carichi pesanti o d'urto passano a n6, p6 o r6¹⁵. Carichi pesanti o d'urto richiedono anche un gioco interno maggiore del normale¹⁹.

Analizzate prima il caso di carico: quale anello ruota rispetto al carico e quanto è pesante. La risposta vi dice a quanta interferenza vi state impegnando, e quindi quanto gioco di banco consumerà l'accoppiamento prima ancora di considerare la temperatura.

Correggete per il differenziale di temperatura degli anelli nella direzione giusta

Un anello interno più caldo si dilata e toglie gioco; un anello esterno più caldo dilata la sede dell'alloggiamento e aggiunge gioco². La direzione conta più dell'entità, perché decide se salire di una classe o restare dove siete.

Dove esiste un differenziale di temperatura tra anello interno ed esterno, un esempio di motore di un produttore di cuscinetti specifica un gioco maggiore del Normale, C3⁴. Dove l'anello esterno è più caldo, l'effetto termico lavora a vostro favore e non è necessaria alcuna tolleranza termica.

I cuscinetti di grandi dimensioni hanno una regola separata per l'alloggiamento legata alla stessa fisica. Oltre 250 mm di diametro esterno, se l'anello esterno è più caldo dell'alloggiamento di oltre 10 °C, G7 sostituisce H7 e F7 sostituisce G7¹⁰.

Questa è una correzione della tolleranza dell'alloggiamento, non un cambio di classe di gioco, e si applica al caso dei grandi cuscinetti indicato dalla fonte. Un produttore di cuscinetti fornisce una relazione per quanto della differenza di temperatura tra cuscinetto e alloggiamento appare sulle superfici di accoppiamento: circa 0,10-0,15 volte quella differenza¹⁷.

È un dato di partenza per stimare la perdita di interferenza, non un coefficiente di correzione del gioco. Nessuna fonte in questo insieme fornisce una cifra di variazione del gioco in µm per °C, quindi la tolleranza termica stessa deve essere confermata con il fornitore.

Scegliete la classe di partenza, poi verificate le eccezioni

Normale (CN) è il punto di partenza sensato quando le temperature sono stabili, gli accoppiamenti sono leggeri e serve una guida precisa dell'albero⁹.

C2 è ancora più stretta e si adatta a lavori con eccentricità minima a temperatura controllata con accoppiamenti leggeri, come strumenti e apparecchiature di misura; ha poco margine contro un accoppiamento con interferenza o un aumento di temperatura imprevisto²⁵.

C3 è il passo successivo per temperature operative costantemente elevate, accoppiamenti con interferenza pesanti o velocità superiori all'intervallo standard⁹. C4 è il passo ancora successivo, riservato a temperature estreme, grandi differenziali termici tra albero e alloggiamento, alloggiamenti a parete sottile o disallineamenti severi⁹.

L'eccezione che coglie gli acquirenti è il tipo di cuscinetto. Per i cuscinetti a rulli cilindrici, il gioco Normale è di solito preferito a C3, perché questi cuscinetti funzionano già con accoppiamenti più stretti e gioco iniziale maggiore¹².

Un default C3 trasferito da una specifica per motore a un cuscinetto a rulli cilindrici è quindi il punto di partenza sbagliato per quel tipo di cuscinetto. Un fornitore indica C3 come standard industriale per motori elettrici e C4 per cilindri di laminatoio, rulli di forno e cilindri essiccatori per carta²⁵.

Un altro definisce C3 il default per molti motori industriali comuni e riduttori⁹. Queste sono posizioni dei fornitori sulla pratica comune, non requisiti normativi.

Verificate il tipo di cuscinetto e il caso effettivo di accoppiamento e temperatura prima di adottarle.

Quanto costa effettivamente una classe in più o in meno

Le direzioni delle penalità sono coerenti tra le fonti anche se le loro entità non sono quantificate. Andate una classe troppo stretta e rischiate il percorso di riscaldamento e grippaggio descritto prima¹⁸.

Andate una classe troppo larga e il cuscinetto perde la guida dell'albero: le vibrazioni aumentano e la distribuzione del carico tra gli elementi volventi diventa irregolare¹⁸. Il gioco influisce anche su rumore, deflessione, sollecitazione termica e durata a fatica, quindi la scelta non si limita alla questione del grippaggio².

La risposta su rumore e vibrazioni dipende dal tipo di cuscinetto piuttosto che seguire una singola regola. Un fornitore afferma che il gioco C3 aiuta a ridurre le vibrazioni e a compensare lievi disallineamenti¹⁶.

Per i cuscinetti a rulli cilindrici, al contrario, il gioco Normale con un accoppiamento normale mantiene la zona caricata appropriata e riduce il rumore e il rischio di strisciamento, e viene offerto un intervallo C2 superiore per ridurre ulteriormente il rumore¹².

Se il vostro obiettivo è il basso rumore, la classe che aiuta dipende da quale cuscinetto state specificando. Nessuna fonte in questo insieme quantifica la variazione di durata a fatica o di capacità di carico da un passo di una classe.

Se la vostra decisione dipende da quel numero, deve provenire dal calcolo del fornitore di cuscinetti, non da una regola empirica.

Verificate il gioco fornito prima di accettare il lotto

Un controllo del gioco al banco non dà la stessa lettura del valore di catalogo, perché il carico di misura stesso apre il gioco. La tabella di un produttore di cuscinetti richiede che il valore misurato venga corretto aggiungendo l'importo tabulato per il carico di misura prima di confrontarlo con l'intervallo della classe²¹.

Senza quella correzione, la lettura è maggiore del gioco reale, quindi un cuscinetto più stretto della classe ordinata può superare il controllo.

• ✓Confermate che il disegno o l'ordine di acquisto indichino la classe di gioco e le classi di accoppiamento insieme, non la classe da sola.
• ✓Ottenete l'intervallo numerico classe per alesaggio da ISO 5753-1 o dal catalogo del fornitore prima di scrivere il limite di accettazione.
• ✓Chiedete al fornitore i valori di correzione del carico di misura applicabili al vostro alesaggio e classe.
• ✓Specificate se il gioco deve essere controllato prima o dopo il montaggio, e correggete per l'accoppiamento se viene controllato dopo.
• ✓Per i cuscinetti a rulli cilindrici, confermate che il gioco Normale sia il punto di partenza previsto piuttosto che un default C3 trasferito.

Dove le fonti sono in disaccordo

La classe predefinita per il servizio di tipo motore è la principale questione aperta, e le uniche cifre di gioco pubblicate in questo insieme provengono da una singola pagina di fornitore. Leggete entrambe le parti prima di fissare la classe in una specifica.

Prima di richiedere un preventivo

• Le prove non lo chiariscono — sottoponga la questione al fornitore: non c'è una tabella numerica completa del gioco per classe e diametro del foro (C2, CN, C3, C4, C5) da una norma di riferimento o fonte tecnica autorevole in questo insieme di prove; la ottenga dalla ISO 5753-1 o dal fornitore di cuscinetti.
• Le prove non lo chiariscono — sottoponga la questione al fornitore: non c'è una formula leggibile per calcolare la riduzione del gioco dovuta a interferenza e differenza termica; le formule delle fonti sono immagini. Chieda al fornitore di calcolare la perdita per il suo foro, accoppiamento e temperature.
• Le prove non lo chiariscono — sottoponga la questione al fornitore: non è data alcuna regola autorevole di variazione del gioco in µm per °C o per fascia di velocità; non applichi coefficienti tratti da questo articolo.
• Le prove non lo chiariscono — sottoponga la questione al fornitore: non esiste una tabella di corrispondenza diretta da un accoppiamento specifico di albero o mozzo (k5, m5, j5, H7, J7, K7) a una classe di gioco consigliata in queste prove; le regole di accoppiamento sono argomentate solo in prosa.
• Le prove non lo chiariscono — sottoponga la questione al fornitore: non è quantificata la penalità su vita a fatica, capacità di carico o generazione di calore di una variazione di una classe; la richieda al fornitore se la decisione dipende da essa.
• Le prove non lo chiariscono — sottoponga la questione al fornitore: non sono riportati valori di correzione del carico di misura né criteri di accettazione per classe; li ottenga dal fornitore o dalla norma prima di scrivere una clausola di accettazione.
• Richieda un preventivo scritto con base di prezzo, quantità minima ordinabile, stampi, condizioni di pagamento e tempi di produzione.
• Le prove non lo chiariscono — sottoponga la questione al fornitore: la classe C5 non è coperta da alcuna fonte di questo insieme.
• Richieda la scheda tecnica completa con unità di misura, condizioni di prova e ipotesi di configurazione.