Kaydon: cuscinetti a sezione sottile per risparmiare spazio e peso

Disponibilità di sezioni trasversali costanti: cuscinetti a sezione sottile di Kaydon

Le dimensioni compatte e il peso ridotto dei moderni cuscinetti a sezione sottile di Kaydon spesso soddisfano meglio i requisiti dell’era dei robot rispetto ai cuscinetti a sfere standard. È possibile un risparmio di spazio e di peso di oltre l’80%.

In un cuscinetto convenzionale, i carichi radiali sono distribuiti su pochi corpi volventi di grande diametro. Il cuscinetto a sezione sottile è caratterizzato invece da una struttura compatta in cui gli elementi volventi più piccoli e numerosi sono distribuiti su una superficie più ampia. Ciò fornisce una capacità di carico e una rigidità sorprendenti che possono competere con le prestazioni dei cuscinetti a sfera standard ed è più che adeguata per molte applicazioni. Ad esempio, un normale cuscinetto a sezione sottile largo 6,35 millimetri con un foro di 50,8 millimetri può sostenere un carico assiale statico di 770 chilogrammi; ciò è garantito da 27 sfere con un diametro di 3,175 millimetri.

Un buon montaggio dei cuscinetti distribuisce il carico su molte sfere e quindi mantiene il valore della pressione sulle singole sfere nei valori standard. Nessun bisogno di scendere a compromessi, neanche a livello di precisione: i cuscinetti a sezione sottile sono disponibili nelle ben note classi di precisione ABEC da 1F a 7F. Inoltre, sono stati stabiliti degli standard industriali per le sezioni sottili per consentire i diametri estremamente grandi e la flessibilità degli anelli interni ed esterni prima dell’assemblaggio finale presso il cliente.

Un cuscinetto a sezione ultrasottile (a sinistra) e un cuscinetto a sezione sottile (al centro), entrambi con fori da 2 pollici, rispetto a un cuscinetto a sfere convenzionale 6010 (a destra) con la stessa misura del foro.

Flessibilità di progettazione

I miglioramenti a livello di precisione possono essere ottenuti con una bassa coppia di primo distacco e di rotolamento grazie alla finitura delle piste di rotolamento o all’inserimento di sfere in ceramica. Allo stesso tempo, i cuscinetti a sezione sottile offrono flessibilità di progettazione e consentono di ridurre sia le dimensioni sia i costi dell’intero sistema. Un esempio: chi sceglie un cuscinetto a sezione sottile invece di un cuscinetto a sfere standard 6010 beneficia di un risparmio di spazio dell’85 percento e di un risparmio di peso dell’83%.

Per inciso, si possono ottenere risparmi ancora maggiori con un cuscinetto a sezione ultrasottile ancora più sottile: il peso può essere ridotto fino al 99,9 percento del peso e il volume fino al 97 percento. I cuscinetti a sezione sottile sono disponibili nei tipi C (cuscinetto radiale), A (cuscinetto obliquo a sfere) e X (cuscinetto a quattro punti di contatto). I primi due tipi sono ideali per basso attrito e per applicazioni in cui è richiesta un’elevata precisione. Il tipo X è raramente disponibile in cuscinetti di dimensioni convenzionali e può risolvere problemi in molte applicazioni.

Mentre i cuscinetti obliqui a sfere sono spesso montati come coppia di cuscinetti in grado di sostenere carichi radiali, assiali e momento di ribaltamento, un cuscinetto di tipo X consente essenzialmente di combinare queste funzioni in una unica serie di sfere. Ciò è possibile grazie ad una speciale geometria delle gole degli anelli interni ed esterni. Nei cuscinetti di tipo X, il profilo della gola in ogni anello è costituito da due archi intersecanti dello stesso raggio che si incontrano formando un punto nel piano dei centri delle sfere. Con questa geometria, che può essere meglio descritta come un arco gotico, si ottengono quattro punti di contatto su tutte le sfere. Poiché vi è contatto su tutti e quattro i lati delle piste, un cuscinetto a singola serie di sfere di tipo X può supportare carichi radiali, assiali e di coppia con una singola serie compatta di sfere. Ciò significa che spesso può sostituire due cuscinetti – sia cuscinetti a sfere a contatto obliquo o a rulli conici o una combinazione di cuscinetti assiali e radiali.

Montaggio corretto

I cuscinetti a sfere a sezione sottile hanno una sezione trasversale molto meno marcata rispetto ai cuscinetti standard dello stesso diametro e sono quindi più sensibili alle tolleranze di montaggio con albero e alloggiamento. Un montaggio corretto è pertanto fondamentale per le prestazioni ottimali dei cuscinetti a sezione sottile. Si deve tener conto di una serie di fattori, tra cui il tipo e l’orientamento del cuscinetto, la direzione e l’entità dei carichi agenti, il gioco libero ammissibile nel cuscinetto, la coppia massima ammissibile, le tolleranze massime ammissibili, le tolleranze dell’albero e dell’alloggiamento, la temperatura di esercizio e se ruota l’anello esterno o interno o viceversa.

L’uso dei tipi di cuscinetto corretti, degli allineamenti, degli accoppiamenti suggeriti, della geometria appropriata dell’albero e dell’alloggiamento aiuterà il cuscinetto a raggiungere la sua prestazione ottimale. Questo è chiaramente illustrato dall’esempio degli accoppiamenti: occorre verificare la coppia di attrito dopo il montaggio, in quanto una mancata verifica può compromettere la durata e le prestazioni. Tuttavia, gli accoppiamenti raccomandati dal produttore valgono solo per cuscinetti con gioco standard e operanti a temperatura ambiente. Se si utilizzano materiali diversi, gli accoppiamenti suggeriti cambiano con la temperatura. L’utilizzo di tolleranze di montaggio standard in questo caso può causare un precarico radiale eccessivo del cuscinetto, con conseguente eccessiva coppia di attrito.

Tipica distribuzione della zona di carico sotto carico radiale per cuscinetto a sezione sottile (sotto) rispetto a un cuscinetto convenzionale.

Kaydon Bearing in breve

Kaydon Bearings, una società del gruppo SKF, è tra i leader nella produzione di cuscinetti a sezione sottile standard e a disegno, oltre che ralle e cuscinetti integrati per applicazioni e processi industriali. Kaydon fornisce prodotti personalizzati basati su specifiche esigenze e prestazioni a diverse tipologie di clienti e settori, industriali, aerospaziali, apparecchiature medicali ed elettroniche, energie rinnovabili e after-market. La società, che ha ideato il cuscinetto a sezione sottile nel 1943, è una divisione di Kaydon Corporation, con sede a Muskegon, Michigan, USA. In Italia, i cuscinetti Kaydon sono distribuiti da Magi Srl, Milano.

di Eugenio Loi

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