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Guida ai cuscinetti a rulli cilindrici a pieno riempimento
Poiché il mercato dei cuscinetti continua a svilupparsi negli ultimi anni, anche i cuscinetti a rulli cilindrici a pieno riempimento, essendo uno dei tipi più importanti, hanno ampie prospettive di applicazione. Con la continua crescita dell’economia mondiale e il potenziamento dell’industria manifatturiera, anche la domanda di cuscinetti a rulli cilindrici a pieno riempimento continuerà ad aumentare. Allo stesso tempo, con l’applicazione e la promozione di nuove tecnologie come la produzione intelligente e la produzione ecologica, i cuscinetti a rulli cilindrici a pieno riempimento si troveranno ad affrontare anche nuove opportunità e sfide di sviluppo. Questa guida ha lo scopo di presentare tipi, materiali, applicazioni, installazione e altre informazioni sui cuscinetti a rulli cilindrici a pieno riempimento e fornire suggerimenti costruttivi per comprenderli appieno.
I cuscinetti a rulli cilindrici a pieno riempimento sono una versione ulteriormente migliorata di cuscinetti a rulli cilindrici che contengono il maggior numero possibile di rulli, ma questi rulli non sono dotati di gabbie come le altre versioni di file con più rulli. Il cuscinetto è assemblato da un solido anello esterno, anello interno e set di elementi volventi. Poiché il design non prevede l'alloggiamento di una gabbia, il cuscinetto può ospitare un numero massimo di elementi volventi. I cuscinetti a rulli cilindrici a pieno riempimento sono progettati per sostenere carichi pesanti. A parità di larghezza, rispetto ai tradizionali cuscinetti con gabbia, i cuscinetti a rulli cilindrici a pieno riempimento hanno una capacità di carico estremamente elevata e una sezione radiale ridotta, che può far risparmiare spazio, ma la velocità di rotazione è relativamente bassa. In condizioni di funzionamento continuo, i cuscinetti a rulli cilindrici a pieno riempimento devono sopportare un carico ridotto, ovvero C/P<25. In caso contrario, l'usura sarà aggravata a causa della lubrificazione insufficiente e del funzionamento ad alta velocità. Tutti i cuscinetti a rulli cilindrici a più corone hanno una scanalatura di lubrificazione e un foro di lubrificazione sull'anello esterno.
Allo stesso tempo, poiché questo tipo di cuscinetto non dispone di una guida a gabbia e di misure di isolamento dei rulli, si verificherà uno slittamento relativo tra i rulli. Pertanto, rispetto ai normali cuscinetti a rulli cilindrici, la velocità di rotazione è inferiore e il rumore è maggiore. Ciascuno di questi rulli deve avere una leggera curvatura laterale all'estremità. Queste estremità profilate riducono le dannose sollecitazioni sui bordi che possono verificarsi tra le piste e gli elementi volventi. Questi cuscinetti a rulli cilindrici sono anche cuscinetti a rulli radiali. Le sue caratteristiche principali sono:
In grado di sopportare carichi radiali particolarmente elevati
La superficie del cuscinetto ha un'elevata rigidità
Design compatto e salvaspazio facile da installare
Struttura portante a rulli cilindrici a pieno riempimento
I cuscinetti a rulli cilindrici a pieno riempimento subiscono numerose modifiche strutturali dovute ai diversi usi e all'adattabilità agli ambienti di lavoro, ma la struttura di base è composta da tre parti: anello interno, anello esterno ed elementi volventi (rulli). Un altro tipo speciale di cuscinetto a pieno riempimento senza anello esterno ha un anello esterno in meno rispetto alla struttura normale e, considerando la comodità di trasporto e installazione, l'anello esterno viene solitamente sostituito da un guscio di plastica. Dopo l'installazione ufficiale sulla macchina, la shell può essere eliminata.
(1) Anello interno: Solitamente fissato sul perno, l'anello interno ruota con l'albero. La superficie esterna dell'anello interno presenta delle scanalature per il rotolamento dei rulli, chiamate scanalature interne o piste interne.
(2) Anello esterno: solitamente è fissato sulla sede del cuscinetto o sull'involucro della macchina per supportare gli elementi volventi. Ci sono anche scanalature sulla superficie interna dell'anello esterno per il rotolamento di sfere o rulli in acciaio, chiamate scanalature interne o piste interne.
(3) Elementi volventi: ogni serie di cuscinetti è dotata di uno o più gruppi di elementi volventi, installati tra l'anello interno e l'anello esterno per trasmettere la forza di rotolamento. Gli elementi volventi sono componenti portanti e la loro forma, dimensione e numero determinano le prestazioni di funzionamento ad alta velocità della capacità di carico del cuscinetto.
Diverse serie di cuscinetti a pieno riempimento hanno anche altre opzioni di abbinamento. Ad esempio, parapolvere, anello di tenuta, rondella di arresto, ecc. Ad esempio, SL04502PP è un cuscinetto a rulli cilindrici a pieno riempimento con anello di tenuta della scanalatura dell'anello elastico.
Materiali per cuscinetti a rulli cilindrici a pieno riempimento
La scelta dei materiali utilizzati nella produzione dei cuscinetti a rulli cilindrici dipende dalla loro capacità di resistere alle sollecitazioni fisiche, alle condizioni ambientali e ai requisiti specifici dell'uso previsto. Di solito sono realizzati in acciaio ad alto tenore di carbonio al cromo-manganese (resistente alla corrosione per vaiolatura). I materiali comunemente utilizzati sono acciaio per cuscinetti GCr15, acciaio per cuscinetti GCr15SiMn, acciaio per cuscinetti GCr6, acciaio per cuscinetti GCr9, acciaio inossidabile, ecc. La durezza dopo la tempra è compresa tra 61HRC e 65HRC.
Acciaio per cuscinetti GCr15
L'acciaio per cuscinetti GCr15 è un acciaio per cuscinetti al cromo ad alto contenuto di carbonio con basso contenuto di lega, buone prestazioni e il più utilizzato. Dopo l'estinzione e il rinvenimento, la durezza è elevata e uniforme, la resistenza all'usura è buona e le prestazioni di fatica da contatto sono elevate. L'acciaio ha una moderata plasticità per lavorazione a freddo, proprietà di taglio medie, scarse proprietà di saldatura, elevata sensibilità alla formazione di macchie bianche e fragilità da rinvenimento. L'acciaio per cuscinetti GCr15, contenente c0.95-1.05, Mn0.25-0.45, Si0.15-0.35. L'acciaio per cuscinetti GCr15 ha ottenuto buoni risultati nel complesso. Le prestazioni di taglio dopo la ricottura sferoidizzante sono buone. Dopo l'estinzione e il rinvenimento, la durezza è elevata e uniforme e la resistenza all'usura e alla fatica da contatto sono elevate. Buona trattabilità termica, contiene meno elementi leganti ed è relativamente economico.
GCr15SiMn è un acciaio per cuscinetti ad alto contenuto di carbonio e cromo con maggiore resistenza all'usura e temprabilità rispetto all'acciaio GCr15. Il diametro critico di tempra nell'olio è 90~110 mm (la frazione in volume è pari al 50% di martensite). Dopo che l'olio è stato raffreddato a 840°C, temperato a 350°C e quindi leggermente raffreddato, la durezza superficiale arriva fino a 1096 HV e la profondità dello strato indurito può raggiungere 1 mm. In considerazione dell'insufficiente processo di trattamento termico del rullo di formatura, il preraffreddamento del bordo sottile per generare perovskite o sorbite consente la trasformazione della fase non martensitica, che può aumentare la tenacità, ridurre lo stress e quindi dissetare l'intero corpo. Il trattamento con ghiaccio può migliorare la stabilità dimensionale del cuscinetto o stabilizzare l'austenite trattenuta e ottenere un'elevata stabilità dimensionale e un'elevata tenacità attraverso l'estinzione del gradiente martensitico.
Acciaio inossidabile
Per le applicazioni che richiedono resistenza alla corrosione, come nell'industria alimentare o chimica, sono preferibili i cuscinetti a rulli cilindrici in acciaio inossidabile. L'acciaio inossidabile ha una buona resistenza alla corrosione pur mantenendo un'elevata robustezza e resistenza all'usura. Ha una buona resistenza all'usura ed è adatto per applicazioni ad alta velocità.
Alcuni cuscinetti a rulli cilindrici includono guarnizioni o protezioni per impedire l'ingresso di contaminanti e mantenere la lubrificazione:
Guarnizioni di gomma: Tipicamente realizzati in gomma nitrilica o gomma siliconica, sono scelti per la loro elasticità, resistenza all'usura e compatibilità con una varietà di lubrificanti.
Scudi metallici: Solitamente realizzati in acciaio stampato, questi schermi creano una barriera fisica contro i contaminanti.
I cuscinetti a rulli cilindrici a pieno riempimento possono essere suddivisi in a fila singola e doppia a seconda del numero di file di elementi volventi. I due marchi più famosi al mondo sono SKF e INA. Al momento, la qualità dei cuscinetti a rulli cilindrici a pieno riempimento prodotti in Cina è paragonabile a quella di questi due marchi, il prezzo è solo un decimo o addirittura inferiore e stanno diventando sempre più popolari.
I cuscinetti a rulli cilindrici a pieno riempimento ad una corona sono progettati per sopportare carichi assiali e radiali estremamente elevati e sono progettati con un numero massimo di rulli e senza gabbia. I cuscinetti a rulli cilindrici a pieno riempimento generalmente funzionano a velocità inferiori rispetto ai cuscinetti con gabbie. Serie tipiche di cuscinetti a rulli cilindrici ad una corona a pieno riempimento prodotte da Aubearing: NCF e NJG. Sono costruiti con gioco radiale interno normale (CN), ma sono disponibili anche con giochi radiali C2, C3, C4 e C5.
Cuscinetti a rulli cilindrici a pieno riempimento a doppia corona
I cuscinetti a rulli cilindrici a doppio riempimento di corone sono dotati di anelli interni ed esterni massicci e di elementi volventi guidati correttamente tra le nervature. Grazie al design senza gabbia, possono trasportare rulli, con conseguente capacità di carico più elevata. Le serie più tipiche di cuscinetti a rulli cilindrici a doppio riempimento di corone: NNC, NNCL, NNF, NNCF.
I cuscinetti a rulli cilindrici a pieno riempimento sono utilizzati in molti settori, come torni, centri di lavoro CNC, fresatrici, alesatrici e altre attrezzature meccaniche. Questi cuscinetti possono sopportare carichi estremamente elevati e mantenere prestazioni eccellenti a velocità medio-basse. Inoltre, a seconda del design e della struttura, i cuscinetti a rulli cilindrici a pieno riempimento hanno anche diverse applicazioni. Ad esempio, i cuscinetti non sigillati a fila singola e doppia sono utilizzati principalmente nei meccanismi del cambio, mentre i cuscinetti sigillati a doppia fila sono adatti per i meccanismi di sollevamento. Ecco alcune applicazioni industriali comuni:
Inoltre, i cuscinetti a rulli cilindrici a pieno riempimento vengono utilizzati anche in molti campi come l'industria mineraria, la costruzione navale e l'industria metallurgica. La loro elevata capacità di carico e i vantaggi prestazionali li rendono un componente importante di molte apparecchiature e sistemi meccanici critici.