Montaggio
Il metodo con cui si montano i cuscinetti ne influenza notevolmente la precisione, la durata e le prestazioni. Prima di procedere al montaggio è necessario studiare a fondo le caratteristiche dei cuscinetti. Le procedure di manipolazione dei cuscinetti devono essere studiate con cura dagli ingegneri progettisti, definendo procedure standard per i seguenti aspetti:
1. Pulizia dei cuscinetti e delle parti adiacenti
2. Verifica delle dimensioni e della finitura delle parti adiacenti
3. Montaggio
4. Ispezione dopo il montaggio
5. Lubrificazione
I cuscinetti non dovrebbero essere tolti dalla confezione se non un attimo prima del montaggio. Nel caso di lubrificazione a grasso, il cuscinetto non deve essere lavato prima di immettere il lubrificante. Anche in caso di normale lubrificazione ad olio, la pulizia dei cuscinetti non è richiesta. Si consiglia di asportare il protettivo solo da quei cuscinetti destinati al montaggio su strumenti di misura o nei mandrini di macchine utensili, attraverso un lavaggio con un detergente pulitissimo, proteggendo, con un olio opportunamente filtrato, il cuscinetto stesso dalla corrosione. Una volta puliti con solvente filtrato, i cuscinetti devono essere protetti per evitarne la corrosione.
Anche i cuscinetti prelubrificati non richiedono la pulizia. I metodi di montaggio dipendono dalla tipologia di cuscinetto e dal tipo di accoppiamento. Dato che i cuscinetti si utilizzano generalmente su alberi rotanti, gli anelli interni dovrebbero essere calettati con un accoppiamento leggermente forzato. I cuscinetti con foro cilindrico vengono normalmente calettati sull’albero mediante una pressa oppure un riscaldatore a induzione per dilatarne il diametro, facendolo poi raffreddare affinché si blocchi sull’albero (calettamento a caldo). I cuscinetti con foro conico possono essere montati direttamente su alberi conici oppure su alberi cilindrici mediante bussole coniche.
In relazione a quanto detto, l’accoppiamento cuscinetto/alloggiamento dovrebbe risultare libero. Tuttavia, nei casi in cui l’anello esterno sia accoppiato con interferenza, si può utilizzare una pressa. I cuscinetti possono essere accoppiati con interferenza raffreddandoli con ghiaccio secco prima del montaggio. In quest’ultimo caso bisogna prevedere un trattamento antiruggine per effetto della condensa derivata dall’umidità dell’aria che si deposita sulle superfici del cuscinetto.
Montaggio dei cuscinetti con foro cilindrico
Accoppiamento forzato
I cuscinetti di piccole dimensioni vengono normalmente calettati nelle sedi con l’ausilio di una pressa o di un bilanciere. Posizionare contro gli anelli interni una boccola per il montaggio, come illustrato nella figura Fig. 1, e applicare una pressione costante e continua finché il cuscinetto non è completamente appoggiato allo spallamento dell’albero. La boccola non deve mai essere posizionata sull’anello esterno, in quanto, per effetto della forza di calettamento, si potrebbe danneggiare il cuscinetto.
Per facilitare il calettamento si consiglia, prima di procedere, di lubrificare le superfici a contatto con opportune paste di montaggio. Il metodo di montaggio con un martello deve essere utilizzato solo per piccoli cuscinetti a sfere con accoppiamenti minimamente forzati quando non si ha a disposizione una pressa. Questo metodo non deve essere utilizzato per accoppiamenti molto forzati o per cuscinetti di medie o grandi dimensioni. Quando si usa un martello, bisogna sempre posizionare una boccola per il montaggio sull’anello interno.
Quando l’anello interno ed esterno di cuscinetti non separabili, come i cuscinetti radiali rigidi a sfere, richiedono entrambi un accoppiamento forzato, la boccola di montaggio viene posizionata su entrambi gli anelli come mostrato in Fig. 2 ed entrambi gli anelli vengono accoppiati contemporaneamente utilizzando un martinetto o una pressa idraulica. Per montare cuscinetti radiali orientabili a sfere, bisogna utilizzare sempre una boccola di montaggio come quella mostrata, altrimenti l’anello esterno potrebbe deflettere.
Nel caso di cuscinetti scomponibili, come i cuscinetti a rulli cilindrici e a rulli conici, gli anelli interni ed esterni possono essere montati come singole unità separate. Il montaggio di anelli interni ed esterni precedentemente montati separatamente deve essere eseguito con estrema cautela, verificando il corretto allineamento degli anelli. Un assemblaggio senza la dovuta precisione, o addirittura un montaggio forzato, può provocare la formazione di crepe sulle superfici delle piste di rotolamento.
Accoppiamento a caldo (Calettamento)
Il calettamento di cuscinetti di grandi dimensioni, mediante l’uso della pressa, richiede delle forze notevoli: per questa ragione viene normalmente sostituito dal sistema di calettamento a caldo. Con questo sistema i cuscinetti vengono prima scaldati per provocare la dilatazione del foro prima del montaggio. Questo metodo evita la necessità di applicare una forza eccessiva sul cuscinetto e consente un montaggio rapido. Nella Fig. 3 viene visualizzata la dilatazione dell’anello interno del cuscinetto in relazione alle sue dimensioni e alle varie differenze di temperatura.
Per il calettamento a caldo si raccomanda di attenersi alle seguenti indicazioni:
(a) Non riscaldare i cuscinetti oltre 120˚C.
(b) Disporre i cuscinetti su una rete metallica oppure sospenderli nella vasca dell’olio per impedire che entrino direttamente in contatto con il fondo.
(c) Scaldare i cuscinetti ad una temperatura superiore di 20-30°C rispetto a quella minima richiesta per l'accoppiamento senza interferenza, poiché l’anello interno si raffredderà leggermente durante il montaggio.
(d) Dopo il montaggio, raffreddandosi, i cuscinetti si restringeranno in direzione sia assiale sia radiale. Per evitare posizionamenti errati e quindi qualsiasi gioco tra lo spallamento e il cuscinetto, si consiglia di tenere pressato lo stesso contro lo spallamento dell’albero mediante opportuni sistemi di posizionamento.
Riscaldatori a induzione NSK
Oltre al riscaldamento in olio, NSK propone una serie di riscaldatori che sfruttano l’induzione elettromagnetica per riscaldare i cuscinetti. Nei riscaldatori per cuscinetti di NSK, l’elettricità (c.a.) che attraversa una bobina genera un campo magnetico che induce una corrente all’interno del cuscinetto, generando calore senza l’utilizzo di fiamme od olio. Di conseguenza, è possibile riscaldare uniformemente i cuscinetti in poco tempo, realizzando un accoppiamento a caldo efficiente e pulito.
I riscaldatori a induzione di NSK sono utili laddove siano richiesti montaggi e smontaggi frequenti, ad esempio per i cuscinetti dei cilindri di laminazione e per i cuscinetti a rulli cilindrici montati sugli assali di materiale rotabile ferroviario.
Montaggio dei cuscinetti con foro conico
I cuscinetti con foro conico vengono montati direttamente su alberi conici oppure su alberi cilindrici mediante l’ausilio di bussole di trazione o di pressione (Fig. 4 e 5). I cuscinetti di grandi dimensioni si montano sfruttando la riduzione di attrito di calettamento derivata dal procedimento idraulico. La Fig. 6 mostra il calettamento di un cuscinetto con bussola di pressione e ghiera idraulica, mentre la Fig. 7 mostra un altro metodo di montaggio che consiste nel realizzare, all’interno della bussola, dei fori di adduzione attraverso i quali si fa arrivare olio in pressione. Quando il cuscinetto si espande in direzione radiale, attraverso i bulloni di registrazione, si incunea assialmente la bussola.
Per evitare una notevole riduzione del gioco è opportuno eseguire un controllo frequente di codesta riduzione, soprattutto per i cuscinetti radiali orientabili a rulli, facendo riferimento ai valori riportati nella Tabella 1. Il gioco radiale deve essere misurato utilizzando appositi spessimetri. Il rilievo dovrebbe avvenire contemporaneamente su entrambe le corone (vedere Fig. 8); dove non è possibile – a causa della larghezza eccessiva dei cuscinetti – si dovrebbe mantenere un gioco possibilmente identico tra le due corone regolando la posizione relativa dell’anello esterno e interno.
Durante il montaggio di cuscinetti di grandi dimensioni, l’anello esterno, a causa del peso proprio, tende a deformarsi, assumendo una forma ovale. Se il gioco radiale viene misurato nella parte più bassa del cuscinetto deformato, il valore misurato può risultare superiore al valore reale. Se in questo modo si ottiene un gioco interno radiale scorretto e si utilizzano i valori in Tabella 1, l'accoppiamento con interferenza potrebbe risultare troppo stretto e il gioco residuo reale potrebbe ridursi eccessivamente. In questo caso, come mostrato in Fig. 9, metà del gioco totale in corrispondenza dei punti a, b e c può essere utilizzato come gioco residuo. A titolo di riferimento, i punti a e b sono posizionati su una retta che passa attraverso il centro del cuscinetto, mentre il punto c si trova nella posizione più bassa del cuscinetto.
Quando si monta un cuscinetto radiale orientabile a sfere su un albero con un adattatore, bisogna assicurarsi che il gioco residuo non si riduca eccessivamente. Bisogna prevedere un gioco sufficiente per facilitare l’allineamento dell’anello esterno.
Tabella 1—Montaggio di cuscinetti radiali orientabili a rulli con foro conico
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