A cuscinetto orientabile a rulli sigillato è un cuscinetto volvente per carichi pesanti con due file di rulli a forma di botte che scorrono su una pista sferica comune nell'anello esterno, dotato di guarnizioni integrate su entrambi i lati per mantenere il lubrificante all'interno e gli agenti contaminanti all'esterno. La pista sferica consente al cuscinetto di autoallinearsi e di adattarsi a un disallineamento dell'albero di circa da 0,5° a 2° , mentre le tenute integrate eliminano la necessità di schermi esterni o dispositivi di tenuta separati, rendendo le versioni sigillate la scelta preferita laddove l'esposizione a polvere, umidità o lavaggi ridurrebbe altrimenti la durata dei cuscinetti.
Progettazione del nucleo e funzionamento del cuscinetto
Un cuscinetto orientabile a rulli utilizza due corone di rulli asimmetrici o simmetrici a forma di botte posizionati tra una pista esterna comune con profilo sferico e due piste interne disposte ad angolo rispetto all'asse del cuscinetto. Questa geometria è ciò che consente al cuscinetto di gestire sia carichi radiali pesanti che carichi di spinta moderati in entrambe le direzioni, pur tollerando il disallineamento dell'albero che causerebbe il bloccaggio o l'usura prematura di un cuscinetto a sfere standard.
Nella versione sigillata, le tenute striscianti o non striscianti vengono inserite nelle scanalature su entrambi i lati dell'anello esterno, premendo leggermente contro l'anello interno o la controfaccia della tenuta. Ciò crea una barriera semipermanente che trattiene il grasso riempito in fabbrica e blocca l'ingresso di polvere, acqua e particelle abrasive, la principale causa di guasti prematuri nei cuscinetti aperti che operano in ambienti difficili.
Tipi di guarnizioni utilizzate nei cuscinetti orientabili a rulli schermati
Non tutte le guarnizioni offrono lo stesso livello di protezione o le stesse caratteristiche di attrito. I produttori in genere offrono diverse configurazioni di tenuta a seconda dell'applicazione target.
| Tipo di sigillo | Protezione dalla contaminazione | Impatto attrito/velocità |
|---|---|---|
| Guarnizione a labbro a contatto (singola) | Bene | Attrito moderato, limite di velocità moderato |
| Tenuta a doppio/triplo labbro | Eccellente | Attrito maggiore, limite di velocità inferiore |
| Guarnizione a labirinto senza contatto | Da moderato a buono | Basso attrito, capacità di velocità più elevata |
| Schermo (copertura metallica senza contatto) | Basico, solo polvere | Attrito minimo, capacità di velocità massima |
Guarnizioni a labbro a contatto rimangono la scelta più comune per i servizi industriali pesanti generali perché offrono un equilibrio affidabile tra protezione dalla contaminazione e attrito accettabile, mentre sigilli a labirinto sono sempre più specificati nelle applicazioni ad alta velocità dove ridurre al minimo la generazione di calore è una priorità insieme al controllo della contaminazione.
Cuscinetti orientabili a rulli sigillati e aperti
La scelta tra un cuscinetto sigillato e uno aperto dipende in larga misura dall'ambiente operativo, dalla praticità della rilubrificazione e dal costo totale di proprietà piuttosto che dal solo prezzo iniziale.
- Resistenza alla contaminazione: I cuscinetti sigillati superano notevolmente le prestazioni dei cuscinetti aperti in ambienti polverosi, umidi o sottoposti a lavaggio, dove l'ingresso di contaminazione è la principale causa di guasto
- Necessità di rilubrificazione: Molti cuscinetti orientabili a rulli sigillati sono riempiti in fabbrica con grasso a lunga durata e progettati per funzionare esente da rilubrificazione per periodi prolungati, riducendo la manodopera di manutenzione
- Capacità di velocità: I cuscinetti aperti generalmente tollerano velocità più elevate poiché non dispongono di attrito di tenuta, il che li rende preferibili in applicazioni pulite e ad alta velocità
- Costo iniziale: I cuscinetti sigillati in genere costano Dal 10% al 25% in più rispetto a un cuscinetto aperto equivalente, sebbene ciò sia spesso compensato da un ridotto consumo di grasso e da un minor numero di sostituzioni premature
Nelle industrie ad alto tasso di contaminazione come quelle mineraria, del cemento, della pasta di legno e della carta, gli studi condotti dai principali produttori di cuscinetti hanno dimostrato che i cuscinetti orientabili a rulli schermati possono prolungare la durata di esercizio del due o tre volte rispetto ai cuscinetti aperti che si affidano esclusivamente alle tenute a labirinto esterne, in gran parte prevenendo il particolato abrasivo fine che accelera l'usura delle piste e dei rulli.
Indici di carico e come vengono determinati
I cuscinetti orientabili a rulli sono valutati utilizzando due valori chiave: coefficiente di carico dinamico (C) , che si riferisce alla durata a fatica sotto carico rotante, e coefficiente di carico statico (C0) , che riflette il carico massimo che il cuscinetto può sopportare senza deformazione permanente mentre è fermo o con rotazione molto lenta.
| Dimensione del foro | Coefficiente di carico dinamico (C) | Coefficiente di carico statico (C0) |
|---|---|---|
| 50 mm | ~120kN | ~135kN |
| 100 mm | ~350kN | ~440kN |
| 150 mm | ~660kN | ~900kN |
| 200 mm | ~1.050 kN | ~1.500kN |
Queste cifre variano in base al produttore, alla serie e alla configurazione del rullo, pertanto i valori sopra indicati devono essere considerati come riferimenti approssimativi. Confermare sempre i valori nominali esatti dal catalogo del prodotto specifico, poiché due cuscinetti con diametri del foro identici possono avere valori nominali di carico significativamente diversi a seconda del design interno e della serie (come le designazioni E, EA o CC utilizzate dai principali produttori).
Limiti di velocità e temperatura operativa
L'attrito delle tenute genera calore, il che pone un limite pratico alla velocità di rotazione che un cuscinetto orientabile a rulli sigillato può sostenere rispetto a un equivalente aperto.
- I cuscinetti sigillati funzionano tipicamente a dal 60% all'80% del limite di velocità di un cuscinetto aperto equivalente, a seconda del tipo di tenuta
- I riempimenti di grasso standard sono generalmente classificati per il funzionamento continuo tra -30°C e 110°C (da -22°F a 230°F)
- Le varianti di grasso per alte temperature estendono questo intervallo fino a circa 150°C (302°F) per applicazioni vicino a fornaci, forni o essiccatoi
- Il superamento del limite di velocità nominale accelera l'usura delle guarnizioni e la rottura del grasso, il che può ridurre la durata dei cuscinetti anche se il carico rimane entro la capacità nominale
Applicazioni tipiche
I cuscinetti orientabili a rulli schermati sono specificati laddove carichi pesanti si combinano con un ambiente operativo contaminato o di difficile manutenzione.
- Estrazione e lavorazione degli aggregati: Vagli vibranti, frantoi e pulegge trasportatrici esposti costantemente a polvere e umidità
- Cartiere e cartiere: Cuscinetti di supporto dei rulli esposti ad elevata umidità e cicli di lavaggio
- Acciaierie e cementifici: Ambienti ad alta temperatura e alta contaminazione intorno a forni, mulini e trasportatori
- Attrezzature per il trattamento delle acque reflue: Agitatori e pompe che funzionano in condizioni umide e corrosive
- Macchine agricole e forestali: Apparecchiatura regolarmente esposta a sporco, umidità e vibrazioni durante il funzionamento all'aperto
Nello specifico, nelle applicazioni con vagli vibranti, i cuscinetti orientabili a rulli sigillati sono considerati essenziali piuttosto che opzionali, poiché questi cuscinetti funzionano sotto carico dinamico continuo in un ambiente saturo di polvere fine abrasiva, condizioni in cui la durata operativa di un cuscinetto aperto può essere misurata in mesi anziché in anni.
Guida all'acquisto: cosa controllare prima dell'acquisto
La scelta del cuscinetto orientabile a rulli sigillato corretto implica l'adeguamento di diverse specifiche alle condizioni operative effettive, anziché l'impostazione predefinita dell'opzione disponibile con la tenuta più pesante.
Lista di controllo per l'acquisto
- Verificare che il diametro del foro, il diametro esterno e la larghezza corrispondano esattamente alle dimensioni dell'alloggiamento o dell'applicazione
- Calcolare i carichi radiali e di spinta previsti, compresi i carichi d'urto di picco, e confrontarli con i valori nominali dinamici e statici del cuscinetto con un margine di sicurezza adeguato
- Determinare la velocità di rotazione richiesta e verificare che rientri nel limite di velocità nominale del cuscinetto sigillato, non nell'equivalente del cuscinetto aperto
- Abbina il tipo di tenuta al livello di contaminazione: tenute a labbro di contatto per polvere/umidità pesanti, tenute a labirinto per ambienti più puliti ad alta velocità
- Controllare l'intervallo della temperatura di esercizio rispetto alle specifiche del grasso, passando a grasso per alte temperature se vicino ad apparecchiature termiche
- Verificare se il cuscinetto è esente da rilubrificazione o richiede un rabbocco periodico di grasso e verificare l'accessibilità per la manutenzione se è necessaria la rilubrificazione
Ad esempio, il supporto di un vaglio vibrante in una cava di aggregati richiede in genere a cuscinetto orientabile a rulli sigillato con guarnizioni di contatto a doppio labbro e riempimento di grasso standard , mentre il cuscinetto dell'albero di una ventola ad alta velocità in una struttura interna pulita potrebbe essere meglio servito da un cuscinetto orientabile a rulli aperto o schermato per evitare la limitazione di velocità introdotta da una sigillatura più pesante.
