I cuscinetti a rullini utilizzano rulli aghiformi come elementi volventi per il movimento rotatorio. Rispetto ai cuscinetti a sfere, i cuscinetti a rullini hanno un'altezza del profilo inferiore e una capacità di carico maggiore. La maggior parte dei cuscinetti radiali ad aghi possono sopportare forze assiali superiori al 5% del carico radiale. I rulli nelle applicazioni radiali corrono paralleli all'albero. Come componenti meccanici, i cuscinetti a rullini aiutano a risparmiare spazio, rendendo l'intero meccanismo più compatto. Questi cuscinetti svolgono un ruolo cruciale in vari prodotti come automobili, motocicli, macchine da stampa, robot industriali e macchine edili.
AUBEARING produce diverse tipologie di cuscinetti a rullini:
Gruppi rulli e gabbia I gruppi gabbia e rulli sono cuscinetti facili da utilizzare con elevata capacità di carico nonostante le dimensioni ridotte. L'esclusiva struttura a gabbia guida i rulli, garantendo un funzionamento stabile anche a velocità elevate. Il design dei gruppi gabbia garantisce la corretta distribuzione del carico tra rulli e piste e controlla i giochi interni radiali. Sono inoltre caratterizzati da capacità di alta velocità e tolleranza al disallineamento dell'albero o alla deflessione del carico. I gruppi gabbia e rulli riducono la concentrazione delle sollecitazioni alle estremità dei rulli a causa di un moderato disallineamento o della flessione dell'albero, prolungando così la durata dei cuscinetti. Le applicazioni comuni includono ingranaggi planetari in automobili, cambi e riduttori di robot.
Cuscinetti a rullini a tazza trafilata I cuscinetti a rullini a tazza disegnata di AUBEARING sono dotati di una gabbia e di un complemento completo di rulli con una struttura ad anello esterno unica. Questi cuscinetti facili da installare sono dotati degli anelli esterni più sottili tra tutti i cuscinetti volventi e offrono allo stesso tempo un'elevata capacità di carico, limiti di velocità massimi elevati ed eccellente resistenza all'usura. Gli acciai legati accuratamente selezionati resistono agli elevati carichi massimi consentiti e le gabbie con superficie temprata aiutano i cuscinetti a sopportare condizioni difficili. I cuscinetti a rullini a tazza imbutita con tenute integrate sono disponibili in determinate dimensioni. Le guarnizioni a labbro limitano la temperatura operativa dei cuscinetti da -25°C a +225°C (da -30°F a +110°F) in tutto l'intervallo di giochi dei cuscinetti installati. I cuscinetti con anello esterno stampato sono progettati per trattenere il grasso o l'olio non pressurizzato all'interno del cuscinetto impedendo al contempo l'ingresso di contaminanti nell'area della pista. Le tenute a labbro standard sono compatibili con i comuni oli lubrificanti e i combustibili a base di petrolio, ma sono influenzate negativamente da alcuni oli idraulici resistenti al fuoco e dai solventi più comuni. I cuscinetti a rullini a tazza imbutita sono facili da maneggiare e installare come i cuscinetti a rulli sciolti, ma sono disponibili in forma assemblata. L'alloggiamento (utilizzato come pista esterna) è stampato con precisione in acciaio a basso tenore di carbonio e temprato in superficie senza successiva lavorazione meccanica, rendendo questi cuscinetti convenienti. Le applicazioni comuni includono supporti generali per alberi del cambio, supporti per pulegge, pompe a ingranaggi e cuscinetti di guida.
Cuscinetti a rullini pieni I cuscinetti a rullini solidi offrono la massima capacità di carico e un'elevata precisione in spazi compatti. Questi cuscinetti sono adatti a varie condizioni operative, con anelli realizzati con acciai per cuscinetti degasati sotto vuoto o acciai da cementazione accuratamente selezionati e rulli rettificati di precisione e trattati termicamente. Le gabbie leggere ed estremamente robuste guidano accuratamente i rulli in modo fluido. I materiali di alta qualità offrono un'elevata rigidità in grado di sopportare carichi pesanti e carichi d'urto. Questi cuscinetti sono disponibili con o senza anelli interni; il tipo senza anelli interni utilizza direttamente l'albero come superficie di rotolamento.
Cuscinetti orientabili a rullini I cuscinetti orientabili a rullini hanno una pista esterna separata dall'anello esterno, che funge da manicotto. La canalizzazione è caratterizzata da un profilo esterno concavo dotato di anelli in materiale plastico. Ciò consente ai cuscinetti a rullini di compensare il minimo disallineamento statico dell'albero.
Cuscinetti a rullini con anelli lavorati I cuscinetti a rullini con anelli lavorati vengono utilizzati per applicazioni che richiedono una maggiore capacità di carico. Sono principalmente disponibili in due tipologie: cuscinetti a rullini senza anello interno e quelli con anello interno. I cuscinetti senza anello interno vengono utilizzati con alberi temprati e rettificati, consentendo ad alberi più grandi di fornire una maggiore rigidità. I cuscinetti con anello interno vengono utilizzati in applicazioni in cui la tempra e la rettifica dell'albero non sono fattibili o pratiche.
Cuscinetti assiali ad aghi I cuscinetti assiali ad aghi utilizzano gruppi gabbia-rullo con gabbie con superficie temprata costituite da due piastre di acciaio pressate con precisione. I rulli sono fissati saldamente nella gabbia, garantendo una rotazione regolare anche in caso di carichi assiali elevati. Questi cuscinetti sono compatti, il che li rende facili da sostituire nello stesso spazio di installazione delle tradizionali rondelle reggispinta. Sono disponibili varie configurazioni, comprese unità autonome, unità a rulli integrate o unità con rulli di diverso spessore per adattarsi alle condizioni di installazione attorno al cuscinetto. Questi componenti sono progettati per sopportare carichi assiali in spazi limitati, utilizzando gabbie in acciaio temprato per accogliere i rullini. Nonostante occupino in genere meno spazio rispetto alle tradizionali rondelle reggispinta, i cuscinetti reggispinta ad aghi offrono eccellenti caratteristiche di attrito e una maggiore capacità di carico. Sono disponibili diversi spessori di rondelle reggispinta temprate individualmente se le superfici adiacenti non possono essere temprate a un livello di durezza adeguato di 58 Rc o equivalente. I gruppi ago e gabbia di spinta possono sopportare velocità elevate e carichi assiali. Sono ampiamente utilizzati nelle trasmissioni automatiche e forniscono un basso attrito in spazi ristretti.
Per ottenere le prestazioni desiderate dei cuscinetti, la scelta dei cuscinetti a rullini adatti è solo l'inizio. Numerosi fattori specifici influenzano il funzionamento dei cuscinetti, tra cui la lubrificazione, la durezza e la finitura superficiale delle piste, nonché le sedi dei cuscinetti.
Lubrificazione: La lubrificazione ad olio è generalmente preferita, poiché fornisce velocità più elevate agendo come refrigerante, rimuovendo i contaminanti e facilitando l'iniezione nell'area di carico del cuscinetto. I metodi migliori includono alimentazione positiva, spruzzi d'olio o nebbia d'olio. I cuscinetti possono utilizzare la lubrificazione con grasso quando necessario. I cuscinetti con gabbie hanno generalmente serbatoi di grasso più grandi, offrendo una maggiore durata di prelubrificazione in situazioni in cui la rilubrificazione non è possibile. La durata dei cuscinetti in tali applicazioni dipende dalla durata del grasso, che deve essere considerata nei calcoli della durata. Le guarnizioni aiutano a trattenere i lubrificanti ed escludono i contaminanti.
Superfici delle piste: Le buone prestazioni dei cuscinetti dipendono dal materiale e dalle caratteristiche geometriche delle piste.
Durezza: Un vantaggio chiave dei cuscinetti a rullini è la loro capacità di utilizzare superfici accoppiate come anelli interni o esterni, o entrambi. I carichi nominali dei cuscinetti si basano generalmente su una durezza della pista di 58 Rc o equivalente. Se inferiore, diminuisce la capacità di carico della combinazione cuscinetto-pista. L'indurimento superficiale, l'indurimento a induzione e l'indurimento completo sono trattamenti accettabili. Se l'albero non può essere temprato a 58 Rc, vengono utilizzati anelli interni separati. Vengono posizionati sull'albero mediante spallamenti o anelli di ritegno.
Finitura di superficie: L'eccellente finitura superficiale delle piste è fondamentale per mantenere un buon film lubrificante tra rulli e piste. Le superfici ruvide consentono ai punti più alti di penetrare nel film lubrificante, provocando un affaticamento più rapido e un eventuale grippaggio. La finitura della pista interna non deve superare il grado Ra di 16 minuti, ma una migliore microfinitura prolunga notevolmente la durata. Per i gruppi ago o rulli e gabbia a pieno riempimento, una finitura della pista esterna inferiore a 16 minuti fornisce risultati ottimali. Assicurarsi che le superfici delle piste siano prive di graffi e difetti.
Forma geometrica: La superficie di pista ideale per i cuscinetti radiali a rullini è un cilindro perfetto. Qualsiasi deviazione aumenta i livelli di rumore e riduce la durata dei cuscinetti. Pertanto, la rotondità degli alberi e delle sedi dei cuscinetti deve essere mantenuta entro la metà delle tolleranze di produzione consigliate o 0.0003 pollici, a seconda di quale valore sia inferiore. La rastremazione della pista provoca un aumento dello stress sui rulli e una riduzione della durata a fatica dei cuscinetti. Forse ancora più dannoso è il fatto che la geometria delle piste causa un contatto irregolare dei rulli, ad esempio a causa della rettilineità della superficie o di difetti. Inoltre, i rulli non devono pendere dalle superfici delle piste. Ciò può portare alla concentrazione dello stress e al fallimento precoce. Generalmente, per i cuscinetti a pieno riempimento, l'inclinazione dell'albero rispetto alla linea centrale del cuscinetto non deve superare 0.0010 pollici per pollice; per i cuscinetti a gabbia, l'inclinazione dell'albero rispetto alla linea centrale del cuscinetto non deve superare 0.0015 pollici per pollice. I cuscinetti più corti possono resistere meglio all'inclinazione.
Sedi dei cuscinetti: Il corretto funzionamento dei cuscinetti a rullini a tazza imbutita richiede un'installazione corretta per garantire dimensioni e rotondità adeguate del guscio esterno. In genere, è sufficiente semplicemente premere il cuscinetto in posizione utilizzando strumenti di base e presse manuali. Le funzionalità di posizionamento assiale di solito non sono necessarie. Se il guscio è in acciaio o ferro di alta qualità, la sua sezione può essere sufficientemente piccola da essere da 11 a 2 volte la sezione del cuscinetto. Per i gusci in lega leggera, una sezione simile può essere sufficiente, ma la scelta di dimensioni dei fori del guscio adeguatamente più piccole è fondamentale per il corretto dimensionamento e rotondità del cuscinetto. I cuscinetti a rullini per carichi pesanti sono installati nelle sedi dei cuscinetti con accoppiamenti con gioco se il carico è stazionario rispetto alla sede del cuscinetto; se il carico ruota rispetto alla sede del cuscinetto, vengono installati con un accoppiamento transitorio stretto. Indipendentemente dall'accoppiamento, utilizzare gli spallamenti della sede del cuscinetto e gli anelli di ritenzione o altri metodi di posizionamento assiale positivo per fissare l'anello esterno.
Materiali per cuscinetti: gabbie per cuscinetti rulli separati per distribuire uniformemente i carichi attorno al cuscinetto. Riducono inoltre il rumore dei cuscinetti, migliorano le condizioni di rotolamento e prevengono lo slittamento. Inoltre, contengono rulli all'interno di un singolo componente. L'acciaio è il materiale più comune per la gabbia dei cuscinetti a rullini. Le gabbie in plastica possono essere utilizzate laddove le condizioni operative lo consentono. La lubrificazione e i trattamenti superficiali riducono il calore generato dall'attrito. Alcuni modelli di cuscinetti a rullini a tazza imbutita omettono le gabbie, contenenti una serie completa di rulli. I cuscinetti a pieno riempimento combinano la massima capacità di carico con l'efficienza in termini di costi dei cuscinetti a tazza imbutita. In questo modello, i labbri rivolti verso l'interno trattengono i rulli all'interno degli anelli del cuscinetto. I test hanno determinato i seguenti coefficienti di attrito per cuscinetti a rullini con gabbia ea pieno riempimento: Cuscinetti a rullini con gabbia: 15•10-4; Cuscinetti a rullini a pieno riempimento: 25•10-4.
Guarnizioni. Le guarnizioni (se presenti) isolano rulli, gabbie e lubrificanti da contaminanti e umidità in ambienti difficili. Le guarnizioni devono resistere all'ossidazione, alle alte temperature e agli agenti chimici che i cuscinetti possono incontrare. I cuscinetti sigillati sono generalmente dotati di un foro di ispezione dell'anello interno sull'anello esterno per la rilubrificazione. Le tenute sono più efficaci quando l'attrito tra la tenuta e il cuscinetto o l'albero è ridotto al minimo. Ulteriori trattamenti superficiali o lubrificazione possono ridurre questo attrito. I cuscinetti con tenute integrali funzionano a velocità relativamente inferiori rispetto ai cuscinetti aperti. Le guarnizioni sono comunemente realizzate in gomma acrilonitrile-butadiene, poliuretano o fluoroelastomero.
