Gli alloggiamenti dei cuscinetti sono gruppi modulari progettati per facilitare l’installazione di cuscinetti e alberi, proteggendoli al tempo stesso, estendendone la vita operativa e semplificando la manutenzione.
I supporti sono disponibili in molte dimensioni e generalmente rientrano in cinque categorie standard: supporti ritti in due metà (o cuscino), supporti ritti non divisibili, supporti flangiati, supporti di avvolgimento e supporti a due cuscinetti. Questi prodotti possono essere progettati per soddisfare requisiti di servizio specifici come carico, velocità e condizioni ambientali operative.
Possono essere forniti anche modelli di alloggiamenti dei cuscinetti non standard per particolari esigenze del cliente: ad esempio, dove possono essere specificate altezze speciali del centro dell’albero, disposizioni di tenuta insolite o materiali di costruzione non standard.
Se la facilità di installazione e manutenzione sono le considerazioni principali, i supporti ritti in due metà sono una scelta eccellente in quanto non solo alloggiano alberi preassemblati, ma semplificano anche le ispezioni e la manutenzione dei cuscinetti poiché l’albero non deve essere smontato. Queste unità sono progettate per cuscinetti orientabili a sfere, cuscinetti orientabili a rulli e cuscinetti toroidali a rulli CARB. I supporti ritti non divisibili sono preferiti quando ci sono carichi pesanti che agiscono in una direzione diversa da quella verso la superficie di supporto. Sono utilizzati anche quando l’alloggiamento deve essere montato dall’estremità dell’albero.
Gli alloggiamenti flangiati forniscono una soluzione per le applicazioni che non hanno un telaio parallelo all’albero. Sono disponibili nei formati ovale, circolare e quadrato che supportano tipi di cuscinetti simili a quelli dei supporti ritti. Gli alloggiamenti di avvolgimento, nel frattempo, sono più tipicamente utilizzati per mantenere la tensione nelle applicazioni di nastri trasportatori e sono montati su un telaio di guida.
Gli alloggiamenti a due cuscinetti hanno sedi dei cuscinetti intrinsecamente allineate, che consentono l’alloggiamento di cuscinetti rigidi, come cuscinetti radiali a sfere, cuscinetti a sfere a contatto obliquo e cuscinetti a rulli cilindrici. Gli alloggiamenti a due cuscinetti sono generalmente utilizzati in applicazioni con carico a sbalzo.
Ghisa grigia, ghisa a grafite sferoidale e acciaio fuso sono i materiali di costruzione più comuni per gli alloggiamenti dei cuscinetti. La ghisa grigia è la più comunemente usata ed è sufficiente per la maggior parte delle applicazioni, offrendo una combinazione di elevata resistenza, buon smorzamento e buona conduttività termica. La ghisa a grafite sferoidale è più duttile e quindi fornisce un grado più elevato di resistenza e tenacità, essendo in grado di gestire carichi che sono quasi il doppio di quelli della ghisa grigia. Dove c’è il rischio di corrosione, gli alloggiamenti dei cuscinetti possono essere forniti in materiali compositi, in acciaio inossidabile o ghisa rivestita e acciai fusi.
La scelta appropriata della tenuta dell’alloggiamento dipenderà dalle condizioni operative. Queste guarnizioni sono disponibili in una varietà di design, i più comuni sono le guarnizioni radiali per alberi. Tuttavia, per ambienti estremamente contaminati o umidi potrebbe essere necessario utilizzare una tenuta ingegnerizzata comprendente labirinti a tre o anche quattro stadi in combinazione con un anello a V interno per un effetto di tenuta aggiuntivo e un’efficace spurgo del grasso.
Gli alloggiamenti dei cuscinetti sono generalmente forniti come dispositivi autonomi, richiedendo ai clienti di specificare separatamente tutti i componenti aggiuntivi. Poiché questo può essere un’attività che richiede tempo, i produttori offrono unità o kit di cuscinetti preassemblati completi, che includono l’alloggiamento, il cuscinetto, le guarnizioni, i sensori e gli anelli di posizionamento necessari per creare un sistema di cuscinetti funzionante.
I kit come quelli forniti da SKF, ad esempio, contengono componenti pre-associati per soddisfare le esigenze specifiche dei clienti, assicurando facilità di montaggio, affidabilità e lunga durata. Consegnati in questo modo, i kit di alloggiamento sollevano anche il cliente da un grande sforzo di progettazione.
Una volta che l’installazione di un cuscinetto è in funzione, la considerazione più importante è la lubrificazione. Il grasso è il lubrificante più utilizzato per i cuscinetti volventi e dovrebbe essere abbinato per soddisfare le esigenze specifiche dell’applicazione e delle condizioni operative; ad es. alte temperature, velocità elevate o produzione alimentare.
È anche importante considerare il metodo di erogazione del lubrificante. Laddove i punti di lubrificazione sono difficili o pericolosi da raggiungere, ad esempio, un sistema di lubrificazione automatica (SKF SYSTEM 24, ad esempio) fornisce una soluzione sicura e affidabile. Si tratta di cartucce di grasso temporizzate, azionate a gas o elettromeccaniche che vengono montate sul punto di lubrificazione dell’alloggiamento del cuscinetto, erogando lubrificante in quantità precise a intervalli selezionati.
Un altro compito importante è monitorare le prestazioni del cuscinetto in servizio. Ciò può essere ottenuto attraverso ispezioni visive regolari o tramite un sistema di monitoraggio delle condizioni, quest’ultimo particolarmente rilevante per le installazioni critiche. Il parametro più comunemente monitorato è la vibrazione, con la condizione del cuscinetto che viene determinata analizzando le variazioni nella sua firma di vibrazione. La temperatura dei cuscinetti è un altro importante parametro di misurazione, così come i test periodici delle condizioni del lubrificante utilizzando un kit di prova appositamente progettato.
Argomento di studio
Un esempio particolarmente illustrativo di buona progettazione e costruzione di alloggi può essere trovato presso il sito di cava Torr Works di Aggregate Industries vicino a Shepton Mallet nel Somerset. Aggregate Industries utilizza i frantoi per rocce della Pennsylvania in questo sito per frantumare circa sei milioni di tonnellate di calcare ogni anno. Ogni frantoio incorpora una serie di martelli montati lungo un albero del rotore centrale per ridurre il calcare alla dimensione richiesta, un processo che è particolarmente impegnativo per i cuscinetti dell’albero, le guarnizioni e i meccanismi di azionamento a causa della quantità di polvere generata.
I precedenti alloggiamenti dei cuscinetti dell’albero non erano in grado di far fronte alla polvere che penetrava nelle guarnizioni e contaminava il lubrificante del cuscinetto. Il problema è stato aggravato dalla scarsa qualità dei getti esistenti dell’alloggiamento dei cuscinetti, che si sono rivelati porosi, consentendo all’olio di fuoriuscire da essi. L’unica soluzione era una ristrutturazione completa degli alloggiamenti dei cuscinetti e delle parti associate.
In collaborazione con il suo distributore e gli ingegneri specializzati, la SKF ha deciso di fornire una soluzione personalizzata che consentisse di produrre fuori sede gli alloggiamenti dei cuscinetti di ricambio e l’assieme dell’albero per ridurre al minimo i tempi di fermo in cava.
La SKF ha fornito nuovi supporti, ciascuno del peso di 500 kg e completamente testati per la porosità, insieme a cuscinetti di ricambio e bussole adattatrici di dimensioni personalizzate; questi erano necessari perché la lavorazione necessaria per rinnovare l’albero del rotore aveva ridotto il suo diametro effettivo. Inoltre, la SKF ha progettato una nuova disposizione di tenute a labirinto e V-ring per fornire una protezione avanzata contro l’ingresso di polvere.
Il sistema rinnovato è ormai in funzione da diversi anni senza problemi e ha portato a un miglioramento della produttività del sito. Aggregate Industries sta ora valutando di sostituire gli alloggiamenti dei cuscinetti sul restante frantoio della Pennsylvania utilizzando la soluzione progettuale della SKF.