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 di rulli e gabbia I gruppi di rulli e gabbia sono cuscinetti facili da usare con un'elevata capacità di carico nonostante le dimensioni ridotte. L'esclusiva struttura della gabbia guida i rulli, garantendo un funzionamento stabile anche ad alte velocità. Il design dei gruppi di gabbia assicura una corretta distribuzione del carico tra rulli e piste di rotolamento e controlla i giochi interni radiali. Sono inoltre caratterizzati da elevate velocità di rotazione e tolleranza al disallineamento dell'albero o alla flessione dovuta al carico. I gruppi di rulli e gabbia riducono la concentrazione di sollecitazioni alle estremità dei rulli dovute a disallineamenti moderati o flessioni dell'albero, prolungando così la durata del cuscinetto. Le applicazioni comuni includono ingranaggi epicicloidali in automobili, cambi e riduttori per robot.
I cuscinetti a rullini a coppa stampata di AUBEARING sono dotati di gabbia e di un set completo di rulli con una struttura ad anello esterno unica. Questi cuscinetti, facili da installare, presentano gli anelli esterni più sottili tra tutti i cuscinetti volventi, offrendo al contempo un'elevata capacità di carico, elevati limiti di velocità massima ed un'eccellente resistenza all'usura. Gli acciai legati accuratamente selezionati resistono a elevati carichi massimi ammissibili e le gabbie con superficie temprata aiutano i cuscinetti a resistere a condizioni difficili. I cuscinetti a rullini a coppa stampata con guarnizioni integrate sono disponibili in alcune dimensioni. Le guarnizioni a labbro limitano le temperature di esercizio del cuscinetto da -25 °F a +225 °F (da -30 °C a +110 °C) nell'intero intervallo di gioco del cuscinetto installato. 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 nella pista di rotolamento. Le guarnizioni a labbro standard sono compatibili con i comuni oli lubrificanti e carburanti a base di petrolio, ma sono influenzate negativamente da alcuni oli idraulici ignifughi e dalla maggior parte dei solventi comuni. I cuscinetti a rullini a coppa stampata sono facili da maneggiare e installare come i cuscinetti a rulli sfusi, ma vengono forniti già assemblati. L'alloggiamento (utilizzato come pista esterna) è stampato con precisione da acciaio a basso tenore di carbonio e temprato superficialmente senza successive lavorazioni meccaniche, il che rende questi cuscinetti economicamente vantaggiosi. Le applicazioni più comuni includono supporti per alberi di trasmissione, supporti per pulegge, pompe a ingranaggi e cuscinetti di guida.
Cuscinetti a rullini pieni I cuscinetti a rullini pieni offrono la massima capacità di carico e un'elevata precisione in spazi compatti. Questi cuscinetti sono adatti a diverse condizioni operative, con anelli realizzati in acciai per cuscinetti degassati sottovuoto o acciai cementati accuratamente selezionati e rulli rettificati di precisione e trattati termicamente. Le gabbie, leggere ed estremamente robuste, guidano i rulli in modo fluido e preciso. 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 a rullini sferici I cuscinetti a rullini sferici hanno una pista di rotolamento esterna separata dall'anello esterno, che funge da manicotto. La pista di rotolamento presenta un profilo esterno concavo dotato di anelli in plastica. Ciò consente ai cuscinetti a rullini di compensare minimi disallineamenti statici dell'albero.
Cuscinetti a rullini con anelli lavorati I cuscinetti a rullini con anelli lavorati sono utilizzati in applicazioni che richiedono una maggiore capacità di carico. Sono principalmente di due tipi: cuscinetti a rullini senza anello interno e cuscinetti con anello interno. I cuscinetti senza anello interno sono utilizzati con alberi temprati e rettificati, consentendo l'utilizzo di alberi di diametro maggiore per una maggiore rigidità. I cuscinetti con anello interno sono utilizzati in applicazioni in cui la tempra e la rettifica dell'albero non sono fattibili o pratiche.
Cuscinetti reggispinta a rullini I cuscinetti reggispinta a rullini utilizzano gruppi di rulli e gabbie con gabbie temprate superficialmente, realizzate con due piastre di acciaio pressate con precisione. I rulli sono saldamente fissati nella gabbia, garantendo una rotazione fluida anche sotto carichi assiali elevati. Questi cuscinetti sono compatti, il che ne facilita la sostituzione nello stesso spazio di installazione delle tradizionali rondelle reggispinta. Sono disponibili diverse configurazioni, tra cui unità indipendenti, unità a rulli integrate o unità con diversi spessori dei rulli per adattarsi alle condizioni di installazione intorno al cuscinetto. Questi componenti sono progettati per sopportare carichi assiali in spazi limitati, utilizzando gabbie in acciaio temprato per alloggiare i rullini. Pur occupando in genere meno spazio rispetto alle rondelle reggispinta convenzionali, i cuscinetti reggispinta a rullini offrono eccellenti caratteristiche di attrito e una maggiore capacità di carico. Sono disponibili rondelle reggispinta temprate singolarmente di diverso spessore, qualora le superfici adiacenti non possano essere temprate a un livello di durezza adeguato di 58 Rc o equivalente. I gruppi di rulli e gabbia reggispinta possono sopportare velocità elevate e carichi assiali. Sono ampiamente utilizzati nelle trasmissioni automatiche, garantendo 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 a olio è generalmente preferibile, in quanto consente velocità più elevate grazie alla sua funzione di refrigerante, alla rimozione dei contaminanti e a una più facile iniezione nell'area di carico del cuscinetto. I metodi migliori includono l'alimentazione forzata, la lubrificazione a spruzzo o a nebulizzazione. I cuscinetti possono utilizzare la lubrificazione a grasso quando necessario. I cuscinetti con gabbia in genere hanno serbatoi di grasso più grandi, che offrono una maggiore durata della pre-lubrificazione in situazioni in cui la rilubrificazione non è possibile. La durata del cuscinetto in tali applicazioni dipende dalla durata del grasso, che deve essere considerata nei calcoli di durata. Le guarnizioni aiutano a trattenere i lubrificanti e a impedire l'ingresso di contaminanti.
Superfici delle piste di rotolamento : le buone prestazioni dei cuscinetti dipendono dalle caratteristiche del materiale e geometriche delle piste di rotolamento.
Durezza : Un vantaggio fondamentale dei cuscinetti a rullini è la possibilità di utilizzare le superfici di accoppiamento come anelli interni, esterni o entrambi. I carichi nominali dei cuscinetti si basano in genere su una durezza della pista di rotolamento di 58 Rc o equivalente. Se inferiore, la capacità di carico della combinazione cuscinetto-pista di rotolamento diminuisce. Sono accettabili trattamenti di tempra superficiale, a induzione e a cuore. Se l'albero non può essere temprato a 58 Rc, si utilizzano anelli interni separati. Questi vengono posizionati sull'albero mediante spallamenti o anelli di ritegno.
Finitura superficiale : un'eccellente finitura superficiale delle piste di rotolamento è fondamentale per mantenere un buon film lubrificante tra rulli e piste. Le superfici ruvide consentono ai punti più sporgenti di penetrare nel film lubrificante, causando un affaticamento più rapido e il conseguente grippaggio. La finitura interna delle piste di rotolamento non deve superare un grado Ra di 16 minuti, ma una migliore microfinitura prolunga notevolmente la durata utile. Per gruppi completi di rulli e gabbie, una finitura esterna delle piste di rotolamento inferiore a 16 minuti offre risultati ottimali. Assicurarsi che le superfici delle piste di rotolamento siano prive di graffi e difetti.
Forma geometrica : la superficie ideale della pista di rotolamento per i cuscinetti radiali a rullini è un cilindro perfetto. Qualsiasi deviazione aumenta la rumorosità e riduce la durata del cuscinetto. Pertanto, la rotondità degli alberi e delle sedi dei cuscinetti deve essere mantenuta entro la metà delle tolleranze di fabbricazione raccomandate o entro 0.0003 pollici, a seconda di quale dei due valori sia inferiore. La conicità della pista di rotolamento causa un aumento delle sollecitazioni sui rulli e una riduzione della durata a fatica del cuscinetto. Ancora più dannosa è la geometria della pista di rotolamento che causa un contatto irregolare dei rulli, ad esempio a causa della rettilineità o di difetti della superficie. Inoltre, i rulli non devono sporgere dalle superfici della pista di rotolamento. Ciò può portare a concentrazioni di sollecitazioni e guasti prematuri. In generale, per i cuscinetti a pieno riempimento, l'inclinazione dell'albero rispetto all'asse del cuscinetto non deve superare 0.0010 pollici per pollice; per i cuscinetti a gabbia, l'inclinazione dell'albero rispetto all'asse del cuscinetto non deve superare 0.0015 pollici per pollice. I cuscinetti più corti possono sopportare meglio l'inclinazione.
Sedi dei cuscinetti : Il corretto funzionamento dei cuscinetti a rullini a coppa stampata richiede un'installazione adeguata per garantire le dimensioni e la rotondità corrette della calotta esterna. In genere, è sufficiente pressare il cuscinetto in posizione utilizzando utensili di base e presse manuali. Di solito non sono necessari elementi di posizionamento assiale. Se la calotta è realizzata in acciaio o ghisa di alta qualità, la sua sezione può essere sufficientemente piccola da 1,5 a 2 volte la sezione del cuscinetto. Per le calotte in lega leggera, una sezione simile può essere sufficiente, ma la scelta di fori di dimensioni adeguate è fondamentale per il corretto dimensionamento e la rotondità del cuscinetto. I cuscinetti a rullini per carichi pesanti vengono installati in sedi con gioco se il carico è stazionario rispetto alla sede; se il carico ruota rispetto alla sede, vengono installati con un accoppiamento di transizione stretto. Indipendentemente dall'accoppiamento, utilizzare spallamenti della sede del cuscinetto e anelli di ritegno o altri metodi di posizionamento assiale positivo per fissare l'anello esterno.
Materiali per cuscinetti - Le gabbie per cuscinetti separano i rulli per distribuire uniformemente i carichi attorno al cuscinetto. Inoltre, riducono la rumorosità del cuscinetto, migliorano le condizioni di rotolamento e prevengono lo slittamento. Inoltre, contengono i rulli all'interno di un unico componente. L'acciaio è il materiale più comune per le gabbie nei cuscinetti a rullini. Le gabbie in plastica possono essere utilizzate laddove le condizioni operative lo consentano. La lubrificazione e i trattamenti superficiali riducono il calore generato dall'attrito. Alcuni modelli di cuscinetti a rullini con coppa stampata omettono le gabbie, contenendo un numero completo di rulli. I cuscinetti a pieno riempimento combinano la massima capacità di carico con l'efficienza in termini di costi dei cuscinetti con coppa stampata. In questo modello, le labbra rivolte verso l'interno trattengono i rulli all'interno degli anelli del cuscinetto. I test hanno determinato i seguenti coefficienti di attrito per i modelli di cuscinetti a rullini con gabbia e a 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 a cui i cuscinetti possono essere esposti. I cuscinetti sigillati presentano in genere un foro di ispezione dell'anello interno sull'anello esterno per la rilubrificazione. Le guarnizioni sono più efficaci quando l'attrito tra la guarnizione e il cuscinetto o l'albero è ridotto al minimo. Ulteriori trattamenti superficiali o lubrificanti possono ridurre questo attrito. I cuscinetti con guarnizioni integrate funzionano a velocità relativamente inferiori rispetto ai cuscinetti aperti. Le guarnizioni sono comunemente realizzate in gomma acrilonitrile-butadiene, poliuretano o fluoroelastomero.
