Gli anelli esterni rinforzati delle rotelle assorbono carichi elevati. Se queste rotelle appoggiano contro un albero come pista di rotolamento, gli anelli esterni si deformano elasticamente, figura 1.

Rispetto a un cuscinetto volvente inserito in un alloggiamento rigido, nelle rotelle si ha:

• Una distribuzione modificata del carico all’interno del cuscinetto. Questo effetto viene considerato tramite i coefficienti di carico cui si fa riferimento per il calcolo della durata, C_r w e C_0r w
• Una sollecitazione di flessione nell’anello esterno. Questo effetto viene considerato tramite i carichi radiali ammissibili F_r per e F_0r per. Le sollecitazioni di flessione non devono superare i valori ammissibili di resistenza del materiale (pericolo di rottura).

Nel caso di cuscinetti rotanti caricati dinamicamente, vale il ­coefficiente di carico dinamico effettivo C_r w. Con C_r w si calcola la durata nominale.

Contemporaneamente, non si deve superare il carico radiale dinamico ammissibile F_r per!

Se il coefficiente di carico statico C_0r w è minore del coefficiente di carico dinamico C_r w vale C_0r w!

Per i cuscinetti caricati statisticamente, in posizione ferma o sottoposti a movimenti saltuari vale il coefficiente di carico statico C_0r w. Con C_0r w si calcola la sicurezza statica S₀.

Contemporaneamente non è possibile superare il carico statico radiale ammissibile F_0r per!

Oltre al carico radiale ammissibile del cuscinetto va considerato anche il carico radiale ammissibile della contropista!

I coefficienti di carico indicati valgono soltanto in abbinamento a piste di rotolamento costituite da alberi temprati (almeno 670 HV) e rettificati (R_a 0,3)!

Il carico limite di fatica C_ur w è definito come quel carico al di sotto del quale – in condizioni di laboratorio – non si riscontra alcuna fatica nel materiale.

Le procedure generali di calcolo della durata sono:

• La durata nominale secondo DIN ISO 281
• La durata modificata secondo DIN ISO 281
• Il calcolo ampliato della durata di riferimento modificata secondo DIN ISO 281-4.

Queste procedure sono descritte nel Catalogo HR 1, Cuscinetti volventi, capitolo Capacità di carico e durata.

Rispetto al Catalogo HR 1, Cuscinetti volventi, si devono sostituire i valori seguenti:

• C_r = C_r w
• C_0r = C_0r w
• C_ur = C_ur w.

Nei carrelli LFCL, LFL..-SF, LFLL, LFKL e nel carrello girevole LFDL sono comprese quattro rotelle LFR.

Lo stesso dicasi anche in questo caso. I parametri corrispondenti sono presi in considerazione nei coefficienti di carico C_y, C_0y, C_z, C_0z e nei momenti ammissibili M_0x, M_0y e M_0z.

Nel caso delle rotelle con anello esterno profilato, il calcolo viene effettuato esclusivamente per la durata nominale secondo DIN ISO 281.

La durata d’esercizio è la durata effettivamente raggiunta dal cuscinetto volvente. La durata di esercizio può divergere nettamente dalla durata calcolata.

Le possibili cause sono l’usura o l’affaticamento causati da:

• Dati d’esercizio stimati erroneamente
• Gioco d’esercizio troppo piccolo o troppo grande (rullo, guida)
• Contaminazione
• Lubrificazione insufficiente
• Temperatura d’esercizio troppo alta o troppo bassa
• Un movimento oscillante del cuscinetto con corse molto ridotte può causare falsa brinellatura
• Vibrazioni – falsa brinellatura
• Carichi ad urto molto elevati (sovraccarico statico)
• Danni in fase di montaggio.

A causa della molteplicità dei possibili fattori che intervengono in fase di montaggio e funzionamento, la durata effettiva di esercizio non può essere calcolata con precisione. Il metodo di previsione più sicuro è il raffronto con casi di montaggio analoghi.

La sollecitazione statica si misura tramite il coefficiente di sicurezza statica S₀. Indica la sicurezza contro la deformazione residua inammissibile nel cuscinetto e viene calcolato con l’equazione seguente:

Con un coefficiente di sicurezza statica S₀ ＜ 4, le rotelle risultano fortemente caricate.

Per applicazioni con condizioni di esercizio normali si dovrebbe avere S₀ ＞ 4.

Se si utilizzano rotelle singole, ad esempio in abbinamento a guide portanti, è determinante il carico ammissibile della guida portante.

I coefficienti di sicurezza statica S₀ ＜ 1 portano a deformazioni plastiche dei corpi volventi e della pista di rotolamento che possono compromettere la silenziosità di funzionamento! Sono consentiti soltanto per cuscinetti con movimento rotatorio ridotto o in applicazioni secondarie!

Per mettere in moto l’anello esterno senza produrre slittamento e per evitare che la rotella si sollevi dalla contropista, durante il funzionamento dinamico è necessario che sulle rotelle agisca un carico minimo.

Di norma, per il carico minimo vale il rapporto C_0r w/F_r ＜ 60!

Se si utilizzano alberi con una durezza superficiale inferiore (ad esempio X46, X90), si deve tener conto di un fattore durezza, vedere equazione e figura 3.