Il gioco radiale vale per cuscinetti con anello interno e si misura a cuscinetto smontato. Esso rappresenta il valore di spostamento possibile dell’anello interno rispetto all’anello esterno, in direzione radiale, da una posizione limite a quella opposta, figura 1.

Secondo DIN 620-4, ISO 5 753 il gioco radiale è suddiviso in gruppi, vedere figura 1 e tabelle.

Per i cuscinetti privi di anello interno vale il cerchio inviluppo F_w. Con esso si intende la circonferenza interna delimitata dai rullini quando questi sono a contatto con la pista di rotolamento esterna, figura 2. A cuscinetto smontato esso corrisponde al campo di tolleranza F6 (eccezione per astucci con e senza fondello). ­Dimensioni per F6 e F8, vedere tabella.

Il gioco d’esercizio si misura a cuscinetto montato e caldo. Esso rappresenta il valore di spostamento possibile dell’anello interno rispetto all’anello esterno, in direzione radiale, da una posizione limite a quella opposta, figura 3.

Il gioco d’esercizio determina dal gioco radiale e dalla sua variazione per effetto dell’interferenza di accoppiamento e degli influssi della temperatura da montato.

Il gioco d’esercizio dipende quindi dalle condizioni d’esercizio e di montaggio del cuscinetto, vedere anche capitolo link.

Un gioco d’esercizio più grande è necessario ad esempio in caso di apporto di calore attraverso l’albero, di flessioni dell’albero e di disallineamenti.

Un gioco d’esercizio più piccolo rispetto al CN è da applicare solo in casi speciali, ad esempio per cuscinetti di precisione.

Il gioco d’esercizio normale si ottiene con il gioco del cuscinetto CN, per cuscinetti di grandi dimensioni prevalentemente con C3, rispettando le tolleranze consigliate per alberi e alloggiamenti, link.

Il gioco d’esercizio risulta da:

Il gioco radiale si riduce in base all’accoppiamento a causa della dilatazione dell’anello interno e della contrazione dell’anello esterno:

Calcolo della dilatazione dell’anello interno:

Per supporti dalle pareti molto sottili e per supporti in lega leggera, determinare la diminuzione del gioco radiale del cuscinetto mediante prove!

Calcolo della contrazione dell’anello esterno:

Il gioco radiale del cuscinetto varia in presenza di differenze di temperatura tra anello interno ed anello esterno.

Per alberi con elevate velocità di rotazione prevedere un gioco radiale maggiore, perchè non è assicurata una compensazione della temperatura sufficiente tra cuscinetto, albero ed alloggiamento!

Δs_T può risultare molto superiore rispetto al funzionamento continuo!

Il gioco assiale s_a è la misura di spostamento di un anello rispetto all’altro in assenza di carico lungo l’asse del cuscinetto, figura 4.

Per diversi tipi costruttivi il gioco radiale s_r ed il gioco assiale s_a dipendono l’uno dall’altro. Per alcuni tipi costruttivi i valori di riferimento per la relazione tra gioco radiale e gioco assiale sono illustrati nella tabelle.

Per i cuscinetti radiali rigidi a sfere il calcolo del gioco assiale è spiegato in base al seguente esempio:

• s_a = 13 · 10 μm = 130 μm

I cuscinetti volventi INA e FAG corrispondono alle esigenze di resistenza all’affaticamento ed all’usura, alla durezza, alla resilienza ed alla stabilità di struttura.

Il materiale per gli anelli e per i corpi volventi di regola è un acciaio al cromo leggermente legato e temprato a cuore di elevata purezza. Per cuscinetti con forti sollecitazioni ad urto o forti variazioni di flessione si utilizza anche l’acciaio cementato (fornitura su richiesta).

Negli ultimi anni è stato possibile aumentare notevolmente le capacità di carico soprattutto grazie ad una migliore qualità degli acciai per cuscinetti volventi.

I risultati della ricerca e l’esperienza pratica confermano che i cuscinetti realizzati con l’acciaio standard attuale raggiungono la resistenza a fatica in condizioni di carichi non eccessivi ed in condizioni favorevoli di lubrificazione e di pulizia.

Con cuscinetti speciali realizzati in HNS (High Nitrogen Steel) si raggiungono durate soddisfacenti anche in condizioni estreme di funzionamento (elevate temperature, umidità, contaminazione) (fornitura su richiesta).

Per esigenze prestazionali più elevate sono a disposizione gli acciai altamente resistenti alla corrosione, in lega azotata martensitici come Cronidur e l’acciaio di recente sviluppo Cronitect.

Contrariamente al Cronidur per l’alternativa più economica Cronitect l’azoto viene inserito nella struttura attraverso la procedura di tempra dello strato superficiale.

Entrambi gli acciai hanno una resistenza alla corrosione, all’usura ed anche all’affaticamente decisamente superiore rispetto agli acciai per cuscinetti volventi INOX tradizionali, vedere anche TPI 64, prodotti resistenti alla corrosione.

Per i cuscinetti ibridi in ceramica per mandrini le sfere sono realizzate in nitruro di silicio. Queste sfere in ceramica sono molto più leggere rispetto alle sfere in acciaio. Le forze centrifughe e l’attrito sono decisamente inferiori.

I cuscinetti ibridi consentono elevatissime velocità di rotazione, anche per lubrificazione a grasso, lunghe durate e ridotte temperature d’esercizio.

La seguente tabelle illustra i materiale idonei e la loro applicazione nella tecnica dei cuscinetti. 

I compiti principali della gabbia sono:

• mantenere i corpi volventi separati uno dall’altro, al fine di mantenere bassi l’attrito e lo sviluppo di calore
• distanziare uniformemente i corpi volventi affinchè, la ripartizione del carico avvenga in modo uniforme
• evitare che i corpi volventi fuoriescano dai cuscinetti scomponibili od orientabili
• guidare i corpi volventi nella zona non sottoposta a carico.

Le gabbie dei cuscinetti volventi sono suddivise in gabbie in lamiera e gabbie massicce.

Queste gabbie vengono prevalentemente prodotte in acciaio, per alcuni cuscinetti anche in ottone, figura 6. Rispetto alle gabbie massicce in metallo queste sono più leggere.

Poichè una gabbia in lamiera copre solo parzialmente la distanza tra anello interno ed anello esterno, il lubrificante penetra facilmente all’interno del cuscinetto e viene trattenuto nella gabbia.

Di norma una gabbia in lamiera d’acciaio viene indicata nella sigla del cuscinetto solo se non è prevista come esecuzione standard del cuscinetto.

Queste gabbie vengono prodotte in metallo, tessuto bachelizzato e poliammide, figura 7. Questo tipo di gabbia è indicato nella sigla del cuscinetto.

Le gabbie massicce in metallo si utilizzano per elevate esigenze di rigidità della gabbia e per elevate temperature.

Le gabbie massicce vengono impiegate anche quando è necessaria una guida della gabbia sul bordo. Le gabbie guidate sui bordi per cuscinetti funzionanti ad alta velocità vengono prodotte in materiali leggeri, con leghe leggere o tessuto bachelizzato, affinchè le forze di inerzia si mantengano basse.

Le gabbie massicce in Poliammide 66 vengono stampate ad iniezione, figura 8. Questo permette solitamente di realizzare forme di gabbie che consentono costruzioni con capacità di carico particolarmente elevate. L’elasticità ed il peso modesto della poliammide agiscono favorevolmente alle sollecitazioni d’urto dei cuscinetti, ad accelerazioni e decelerazioni elevate ed anche ai ribaltamenti degli anelli dei cuscinetti. Le gabbie in poliammide hanno ottime proprietà antifrizione e di funzionamento in condizioni di lubrificazione d’emergenza.

Le gabbie in poliammide 66 rinforzata con fibre di vetro sono adatte per temperature d’esercizio continue fino +120 °C.

Con lubrificazione ad olio, gli additivi contenuti dell’olio possono compromettere la durata di esercizio della gabbia! La relazione tra la durata d’esercizio della gabbia, la temperatura costante dell’anello fermo del cuscinetto ed il lubrificante sono riportati nella figura 9! Anche l’olio invecchiato può limitare ad elevate temperature la durata d’esercizio della gabbia, quindi consigliamo di rispettare gli intervalli per il cambio dell’olio.

Un ulteriore criterio di distinzione delle gabbie è il tipo di guida, figura 10. La maggior parte delle gabbie viene guidata sui corpi volventi e non c’è suffisso per il tipo di guida.

Con una guida sull’anello esterno, viene utilizzato il suffisso A. Le gabbie che vengono guidate sull’anello interno hanno suffisso B.

In condizioni d’esercizio normali è adatta, di norma, l’esecuzione della gabbia standard. Le gabbie standard, che all’interno di una serie di cuscinetti per ogni grandezza di cuscinetto possono essere differenti, vengono descritte nei capitoli relativi ai prodotti.

In condizioni di esercizio particolari deve essere scelto un tipo di gabbia apposito.

I cuscinetti volventi sono sottoposti ad un trattamento termico, in modo che, in base al tipo di cuscinetto, di norma sono stabili dimensionalmente fino a +120 °C (determinate serie costruttive fino a +150 °C).

Temperature di esercizio superiori a +150 °C richiedono uno speciale trattamento termico. I cuscinetti con questo trattamento termico sono disponibili su richiesta e verranno indicati con il suffisso S1, S2, S3 e S4 secondo DIN 623-1, vedere tabelle.

Tenere conto delle indicazioni sulla temperatura nelle descrizioni relative ai prodotti!

Una temperatura d’esercizio di +70 °C viene considerata come normale temperatura d’esercizio. Tenere conto delle ulteriori indicazioni sulla temperatura nelle descrizioni relative ai prodotti.

Nei cuscinetti con tenute la temperatura ammissibile dipende dai requisiti in termini di durata d’esercizio del riempimento di grasso e dall’effetto della tenuta strisciante.

I cuscinetti con tenute sono lubrificati con grassi di qualità particolarmente collaudati per offrire buone prestazioni. Questi grassi sopportano temporaneamente temperature di +120 °C. Per valori di temperatura continui superiori a +70 °C bisogna tenere conto, per i grassi standard al sapone di litio, di una diminuzione della durata d’impiego del grasso.

Per elevate temperature si raggiungono sufficienti valori di durata solamente impiegando grassi speciali. In questi casi bisogna esaminare se sia opportuno impiegare tenute con materiali resistenti al calore. Il limite d’impiego delle normali tenute a strisciamento è di +100 °C.

Quando vengono utilizzati materiali sintetici per alte temperature per tenute e grassi tenere conto, che i materiali fluorati particolarmente efficaci, con un riscaldamento a ca. +300 °C ed oltre possono emanare gas e vapori nocivi alla salute! Questa eventualità può verificarsi quando ad esempio si utilizza un cannello da saldatura per lo smontaggio di un cuscinetto!

Le elevate temperature sono critiche soprattutto per tenute in caucciù fluorato (FKM, FPM, ad esempio Viton) oppure per grassi lubrificanti fluorati come ad esempio Arcanol TEMP200 e grassi lubrificanti secondo GA11! Qualora l’elevata temperatura fosse inevitabile, tenere conto del relativo prospetto contenente i dati di sicurezza per il materiale fluorato, disponibile su richiesta!

I cuscinetti non sono protetti dalla corrosione né contro l’acqua né contro sostanze alcaline o acide ma spesso sono esposti a tali agenti corrosivi. La protezione anticorrosione rappresenta quindi, in queste applicazioni, un fattore decisivo per una lunga durata d’esercizio dei cuscinetti.

Fondamentalmente è possibile utilizzare degli acciai resistenti alla corrosione secondo ISO 693-17. Questi cuscinetti vengono indicati dal prefisso S. Per esigenze superiori sono a disposizione gli acciai per elevate prestazioni Cronidur e Cronitect, vedere link.

Per molte applicazioni il trattamento superficiale speciale Corrotect^® è più economico rispetto l’acciaio resistente alla corrosione.

Corrotect^® è un rivestimento superficiale estremamente sottile, galvanico (spessore del rivestimento 0,5 μm fino a 3 μm). Il rivestimento agisce in presenza di umidità, acqua inquinata, nebbia salina, detergenti debolmente alcalini e debolmente acidi.

I vantaggi del rivestimento speciale Corrotect^® sono una protezione contro la corrosione di tutta la superficie comprese le superfici tornite degli smussi e dei raccordi, figura 11. Non c’è alcuna ruggine subsuperficiale delle tenute anche per lungo tempo e piccoli punti non rivestiti rimangono protetti per effetto catodico. La durata d’esercizio contro la ruggine è significativamente piu’ alta in confronto a componenti non rivestiti. Perfetta intercambiabilità dei cuscinetti della stessa serie dimensionale non trattati, senza riduzione della capacità di carico (come invece avviene utilizzando acciai resistenti alla corrosione). Durante lo stoccaggio si può fare a meno di materiali di conservazione organici.

Prima del montaggio dei cuscinetti rivestiti in Corrotect^® verificare i problemi di compatibilità!

Per ridurre le forze di montaggio ingrassare leggermente le superfici dei componenti, a causa dello spessore dello strato le tolleranze aumentano!

Salvo altre indicazioni, le tolleranze dei cuscinetti volventi radiali corrispondono alla DIN 620-2 (ISO 492) e le tolleranze dei cuscinetti volventi assiali corrispondono alla DIN 620-3 (ISO 199), figura 12.

La precisione corrisponde alla classe di tolleranza PN. Per cuscinetti di maggiore precisione le tolleranze vengono ristrette ai valori delle classi P6, P5, P4 und P2. Per le tabelle delle tolleranze delle singole classi di tolleranza vedere link fino a link.

I cuscinetti di precisione vengono prodotti anche nelle classi di tolleranza P4S, SP e UP oltre alle classi di tolleranza a norma. Queste tolleranze sono riportate nelle descrizioni prodotto dei cuscinetti di precisione.

Per il collaudo dei cuscinetti volventi valgono i procedimenti di misura secondo DIN 620-1 (ISO 1 132-2).

Per ulteriori informazioni sui procedimenti di misura vedere lo stampato TPI 138, Tolleranze dei corpi volventi, definizioni e principi di misura. Lo stampato TPI può essere ordinato via Internet.