Profilo INA ottimizzato per rotelle e perni folli

Documenti analoghi
Rotelle a rullini. con guida assiale. Informazione tecnica sul prodotto TPI 108

DS 0001 UNI 2014 DISTITEC Srl. Cuscinetti e Rotelle serie unificata

Cuscinetti a rulli incrociati

FAG RS Robusti e High-Speed. Serie per elevate prestazioni per mandrini

FAG N..-TR Cuscinetti a rulli cilindrici. Termicamente resistenti per elettromandrini

CUSCINETTI. Di seguito sono elencati alcune terminologie utilizzate per i cuscinetti.

FAG PTB Power Tool Bearings. Cuscinetti speciali per utensili motorizzati

I 2 I 27. Tolleranze anello interno (secondo ISO 492: Classe normale)

CUSCINETTI ad ATTRITO VOLVENTE

Cuscinetti assiali orientabili a rulli E1. Maggiore economicità e sicurezza d esercizio con X-life

Asportazione di truciolo. LIUC - Ingegneria Gestionale 1

THRUST BEARINGS CUSCINETTI ASSIALI

Disegno di Macchine. Lezione n 10 Cuscinetti radenti e volventi. corso per I anno della laurea in ing. meccanica Docente: ing.

CUSCINETTI A RULLI INCROCIATI CON ANELLI CALANDRATI. per sede con anello diviso 7,95 +0,02. per sede con anello in un pezzo 8,02 +0,02

Cuscinetti per carichi pesanti Camrol

I riduttori di precisione: principi di funzionamento e criteri di scelta

Danneggiamenti dei cuscinetti volventi

TLY MODULI LINEARI MOTORIZZABILI

Coppia massima Mmax La trasmissione deve avere resistenza adeguata per trasmettere la coppia prevista in ogni condizione di utilizzo. La dimensione de

Gabbie radiali e assiali. Serie KKBF Serie AXK Serie ASS Serie KEBF Serie ASXK

iglidur J200: Per scorrimento su alluminio anodizzato Eccellente resistenza all abrasione su perni in alluminio anodizzato

DICHTOMATIK. Istruzioni per la progettazione delle sedi. Tenuta statica

Silenzios A bass attrito Ermetic. Cuscinetto FAG radiale rigido a sfere Generation C

Reggispinta. Reggispinta a sfere 378. Reggispinta orientabili a rulli 384

Cuscinetti a strisciamento e a rotolamento

I CUSCINETTI VOLVENTI

Cuscinetto con bussola di pressione. Cuscinetto con bussola di trazione. ; ( <= Serie di cuscinetti

Competenza nella meccanica di precisione

Istituto Istruzione Superiore G. Boris Giuliano" Via Carducci, Piazza Armerina (En)

9kiY_d[jj_ hwz_wb_ W i\[h[ C_YheYkiY_d[jj_ C_YheYkiY_d[jj d febb_y_ 9kiY_d[jj_ Yed Wd[bbe [ij[hde i\[h_ye

Cuscinetti ruota Prefazione

I riduttori di precisione: principi di funzionamento e criteri di scelta

P: potenza in kw, n: numero di giri R: raggio puleggia in metri B = 1,1 b + 10 mm dove: B: larghezza corona l = B dove l : lunghezza mozzo puleggia

Cuscinetti combinati

METODI PER LA PROGETTAZIONE INDUSTRIALE. Prof. G. Fargione a.a. 2011/12

Medesima altezza d ingombro non è necessario utilizzare piastre di base. Non è necessario utilizzare nessuna piastra di base.

Contatto ed Usura. Juvinall, Marshek Fondamenti della progettazione dei componenti delle macchine. Shigley et al. Progetto e costruzione di macchine

Esecuzioni. Cuscinetti di esecuzione base. Cuscinetti obliqui a due corone di sfere

I cuscinetti sono componenti rotanti che servono da supporto a componenti meccanici in rotazione come ad esempio gli alberi.

ATTUATORI ELETTROMECCANICI LINEARI

Cuscinetti a strisciamento e a rotolamento

L 1. Grandezza Coppia Velocità Dimensioni Peso

GABBIE RADIALI A RULLINI

materie plastiche

Applicazioni per Frese. Benna Frese Demolitore Idraulico

SUPPORTI. CUSCINETTI VOLVENTI 2014 (Basato anche sul materiale del seminario dell Ing. Fontana INA SCHAEFFER) Elementi Costruttivi delle Macchine

» S K O. U c. Cuscinetti lineari a sfere autoallineanti. Serie costruttiva leggera. Informazioni di mercato MAI 71.

Elementi Costruttivi delle Macchine

Catalogo tecnico boccole rilubrificabili

DISEGNO TECNICO INDUSTRIALE. I cuscinetti volventi

iglidur X6: Elevate durate, anche in temperatura

SFU (DIN FORMA B)

UNIVERSITA DEGLI STUDI DI BRESCIA

Giunti a soffietto SERVOPLUS

I CUSCINETTI VOLVENTI

Unità a ricircolazione di rulli. Serie RUE-E / RUE-E-KT-L

VITI A RICIRCOLO DI SFERE

Anelli Guida POLYPAC ANELLI GUIDA SEALING SYSTEMS

iglidur J200 Per scorrimenti su alluminio anodizzato iglidur J200 Tel Fax

I cuscinetti sono componenti meccanici che servono da supporto per. 1. a strisciamento. 2. a rotolamento

Motorulli Conici. Serie KXO

INDICE 3 INTRODUZIONE 17 CAPITOLO 1

RUOTA LIBERA PER ALTERNATORE

EASY RAIL.

Meccanica Applicata alle Macchine

GENOVA SOPPORTI IN ACCIAIO FUSO

- Catalogo supporti - auto-allineanti

CALETTATORI PER ATTRITO. Tollok ORGANI DI TRASMISSIONE

Cuscinetti Schermati a Contatto Obliquo di Super Precisione

Compito di Fisica Generale (Meccanica) 17/01/2013

STUDIO E OTTIMIZZAZIONE DI UN RIDUTTORE ELICA PER UTILIZZO AERONAUTICO

Esercitazione 2. Soluzione

3.1 Forme costruttive e sezione di ingresso Posizioni di montaggio MP MP MP MP MP

Università degi studi di Bergamo Dipartimento di Ingegneria e Scienze Applicate

Fondamenti di Meccanica Esame del

Componente o organo meccanico di macchina, che trasmette Coppia (Momento torcente, Potenza), col movimento di rotazione.

Problemi tecnici - esercizi

Dinamica del punto materiale: problemi con gli oscillatori.

MECCANICA APPLICATA ALLE MACCHINE Allievi meccanici AA prova del Problema N.1. Problema N.2

Radial lip seal RADIAL LIP SEAL CARATTERISTICHE RADIAL LIP SEAL

Esercizio 1 L/3. mg CM Mg. La sommatoria delle forze e dei momenti deve essere uguale a 0 M A. ω è il verso di rotazione con cui studio il sistema

Progettazione Funzionale di Sistemi Meccanici e Meccatronici Camme - Pressioni di Contatto

Cuscinetti Schermati a Contatto Obliquo di Super Precisione

STAR Guide a rotelle RI / Linear Motion and Assembly Technologies

Cremagliere. Standard e personalizzate

Grandezze angolari. Lineare Angolare Relazione x θ x = rθ. m I I = mr 2 F N N = rf sin θ 1 2 mv2 1

SOMMARIO. 1 Informazioni generali Simboli, definizioni e unità di misura Dimensionamento del riduttore... 4

Esercitazione 2. Soluzione

Riduttori Epicicloidali di precisione serie MP TR rapporti da 1:3 a 1:1000 coppie nominali da 12 a 1000 Nm esecuzioni assiali e ortogonali

Sopporti ritti divisi SDI

iglidur J260: Specifico per alberi in materiale plastico

Centro Vendita Cuscinetti Torino nasce. nel 1973 dalla fusione di ditte individuali. che si uniscono apportando alla nuova

ITIS OTHOCA ORISTANO GLI ALBERI DI TRASMISSIONE E LORO PERNI

Alberi e perni Accoppiamenti albero e mozzo con linguette, chiavette, alberi scanalati e spine

Introduzione all'utilizzo dei cuscinetti

Guide a rotelle R310IT 2101 ( ) The Drive & Control Company. Electric Drives and Controls

Le viti utilizzate nei limitatori LB standard sono in classe 8.8, quindi realizzate in acciaio avente carico unitario di rottura R m di almeno 800 N/m

CUSCINETTI VOLVENTI. Introduzione

A RULLI CON TENUTE. Prestazioni - Risparmio - Tutela dell ambiente.

Esame di Meccanica Razionale. Allievi Ing. MAT Appello del 6 luglio 2007

Transcript:

Profilo INA ottimizzato per rotelle e perni folli Ing. (FH) Heinz Schäfers Stampato speciale INA Settembre 1997

La nuova generazione di rotelle e perni folli Il profilo ottimizzato dell anello esterno protegga la contropista Ing. (FH) Heinz Schäfers Rotelle e perni folli sono componenti standard che con i loro anelli esterni a parete spessa permettono la trasmissione di elevati carichi radiali alle contropiste, soprattutto camme oppure guide diritte. Spesso la superficie del mantello è profilata, per ridurre la pressione hertziana ed evitare carichi di spigolo. Ricerche sulle cause di rottura di rotelle e perni folli (figura 1) mostrano che una buona percentuale dei danneggiamenti è dovuta ad usura nel contatto tra mantello e contropista; l usura riduce la durata di utilizzo sia delle rotelle che di camme e guide. I risultati di queste ricerche sono alla base della nuova generazione di rotelle e perni folli (1), figure 2 e 3. Il profilo INA ottimizzato è stato ottenuto a seguito di numerose simulazioni a computer, con l intento di minimizzare l usura quale causa di rottura. Quali fattori causano l usura e quali provvedimenti possono essere presi per evitarla o almeno per ritardarla? 1. Causa ed effetto Un origine d usura è il moto relativo tra la superficie del mantello e la contropista, causato soprattutto da accelerazioni e decelerazioni elevate. Queste variazioni improvvise di velocità si verificano nel moto alternativo di guide lineari nei punti di inversione, nel cambio del senso di rotazione delle rotelle oppure in una guida a U nella quale, con il cambio del lato di appoggio, la rotazione della rotella viene modificata durante la corsa. sovraccarico 6, % contaminazione 6, % affaticamento nel contatto volvente 1, % lubrificazione 16, % posizionamento, montaggio 16, % usura anello esterno 26, % errore angolare 2, % Figura 1 Rotelle e perni folli, cause di rottura 2

set di corpi volventi guidato sui bordi grande riserva di grasso tenuta strisciante ad entrambi i lati esagono incassato ad entrambi i lati Figura 2 La nuova generazione di rotelle PWTR Figura 3 La nuova generazione di perni folli NUKR Negli azionamenti a camme, brusche variazioni di traiettoria ed elevate inerzie possono generare variazioni di velocità e di carico. Questo slittamento è riconoscibile dalla superficie rugosa del mantello dell anello esterno o della contropista, che appare come sabbiata. Un miglioramento è ottenibile applicando alla rotella un carico minimo sufficiente oppure cambiando la direzione di rotazione quando la rotella è in stato di quiete. Spesso può essere d aiuto lubrificare la zona di contatto con del grasso o con un feltro impregnato d olio. In questo caso tuttavia può verificarsi un effetto acchiappamosche, perciò le impurità si raccolgono nella zona di contatto e questo può contribuire al danneggiamento della guida. Inoltre in parecchie applicazioni, per esempio nel settore della tecnica della carta, della stampa e dell imballaggio, e dal punto di vista ambientale, è assolutamente vietato l impiego di qualsiasi tipo di lubrificante esterno alla rotella. 2. Ridurre la pressione hertziana + evitare gli errori angolari = minimizzare l usura La scelta ed il mantenimento del giusto carico è un fattore importante per minimizzare l usura. Da un lato, per evitare il moto relativo, è necessario un carico minimo sufficiente, dall altro il carico ammissibile dipende dalla forma e dal materiale della contropista. Questi fattori sono presi in considerazione tramite la pressione hertziana p H. Sulla base di estese ricerche esistono, per diversi materiali per contropista, valori di pressione hertziana ammissibile [2], [3]. Più basso è il valore massimo della pressione hertziana, minore è l usura che ci si può attendere. Il valore massimo della pressione hertziana e quindi l usura, sono influenzati dagli errori angolari, figura 4, di intraversamento α e di ribaltamento β. Il danno causato da un angolo di intraversamento α troppo grande è riconoscibile attraverso il profilo cilindrico determinato dall usura dell anello esterno e dalla lucidatura. Un angolo di ribaltamento β troppo grande è riconoscibile tramite le tracce di rotolamento spostate rispetto all anello esterno. In presenza di errori angolari trascurabili e di un carico sufficiente (normalmente si parte da un carico minimo di C w /P < 6 [3]), anche senza lubrificazione l usura è minima e gli elementi a contatto hanno una colorazione grigia opaca. y z x y z x Figura 4 Angolo di intraversamento α e angolo di ribaltamento β 3

pressione Hertziana massima [N/mm 2] durata L h [milioni di rotazioni] 9 profilo cilindrico 1.5 profilo R = 5 1. profilo INA ottimizzato 5,5 1 1,5 2 2,5 angolo di ribaltamento β [mrad] 3 8 7 6 5 4 3 2 anello esterno 1 bombato R = 5 2 4 6 8 carico radiale [kn] 1 profilo INA ottimizzato 12 14 16 18 2 Figura 6 Pressione hertziana massima sull esempio del perno folle NUKR 8 con carico radiale F r = 13.8 N, corrispondente a C w /P = 5 Figura 7 Durata nominale della contropista sull esempio della rotella NUTR 15 con contropista 42CrMo4V e durezza 35 HV 3.La forma del profilo influisce sulla pressione hertziana La forma del profilo dell anello esterno ha un effetto importante sul valore della massima pressione hertziana e sul comportamento della rotella in presenza di errori angolari. 3.1 Profilo cilindrico Il profilo cilindrico dell anello esterno, nel caso di una corsa non intraversata e senza ribaltamenti, ha una pressione hertziana minima. Gli effetti di sovraccarico sugli spigoli, che vengono spesso dimenticati, possono essere tralasciati solamente in questo caso teorico (figura 5). Angoli di ribaltamento anche minimi, causati da imprecisioni di produzione o da deformazioni derivanti dal carico radiale, portano, nel caso di anelli esterni cilindrici non profilati, a sovraccarichi estremamente elevati (figura 6). Il danneggiamento della zona di contatto e delle piste di rotolamento dei corpi volventi ne sono la conseguenza. 3.2 Profilo R 5 I mantelli esterni profilati sono meno sensibili alla corsa obliqua (5). Il profilo finora adottato con un raggio di 5 mm (R 5) mostra, nel caso di angoli di ribaltamento normali, un valore costante della massima pressione hertziana (figura 6). Con un angolo di ribaltamento a partire da,7 mrad circa, questo valore è inferiore rispetto all anello esterno cilindrico. Tutti questi valori sono tuttavia ad un livello relativamente alto. Un ulteriore riduzione di questo livello, sia in presenza di una corsa obliqua (b >) che in presenza di una corsa perpendicolare alla pista (b = ), si è resa necessaria per raggiungere l obiettivo di riduzione dell usura. 3.3 Profilo INA ottimizzato Il nuovo profilo INA ottimizzato, un prodotto della ricerca con l ausilio del calcolatore di una pressione hertziana ridotta, ci porta decisamente più vicino a questo obiettivo. In tutti i casi esaminati i valori di pressione hertziana massima sono più bassi (figura 5 e 6), ed anche con un angolo di ribaltamento b crescente non aumentano in modo considerevole. Il processo di ottimizzazione ha determinato un raggio di base maggiore, che riduce il valore della massima pressione hertziana, ed un andamento del profilo che limita gli effetti di spigolo in caso di ribaltamento. Profilo cilindrico Profilo R = 5 mm Profilo INA ottimizzato Corsa diritta β = mrad C W /P = 5 Corsa inclinata β = 3 mrad C W /P = 5 Figura 5 Effetto della forma di profilo sulla pressione hertziana. Profilo INA dell anello esterno ottimizzato rispetto al profilo tradizionale. 4

Usura [g] dopo 36. rotazioni Usura [g] dopo 8.. di rotazioni,3 anello esterno con R = 5 profilo INA ottimizzato,2,15 anello esterno con R = 5 profilo INA ottimizzato,2,1,1,5 carico basso elevato carico basso elevato Figura 8 Usura della contropista in GGG-5. I risultati sono valori medi derivanti da diverse corse di prova con 36. rotazioni in assenza di ribaltamento. Figura 9 Usura della contropista in 58 CrV4. I risultati sono valori medi derivanti da diverse corse di prova con 8.. di rotazioni in assenza di ribaltamento. 4. Quali vantaggi offre il profilo INA ottimizzato? 4.1 Durata In condizioni di contatto ottimali, la durata della contropista può essere calcolata come per un cuscinetto volvente. Tuttavia questo calcolo presuppone condizioni di lubrificazione EHD ed una contropista con caratteristiche di acciaio per cuscinetti volventi. Dato che queste condizioni in massima parte non possono essere soddisfatte, si prescinde in genere anche da un calcolo della durata. Se tuttavia si esegue questo calcolo, con il profilo INA ottimizzato si ottiene, rispetto al profilo R = 5 mm, una durata maggiore della contropista (figura 7). 4.2 Ritardare l usura significa prolungare la durata La durata di utilizzo dipende dall usura dell anello esterno e della contropista. I criteri di rottura variano in funzione dell applicazione; se per alcune applicazioni sono tollerabili manifestazioni di usura senza perdita di funzionalità, in altri casi valgono criteri più severi. In generale più tardi compare l usura, più lunga è la durata di utilizzo. Purtroppo l usura non è inquadrabile all interno di alcun modello matematico come risulta dalle prove citate ai punti [4] e [5]; nelle figure 8 e 9 viene confrontata l usura della contropista di diversi materiali con profili degli anelli esterni con R 5 e profilo INA ottimizzato. Nella figura 8 è rappresentata la quantità media di usura in g di una contropista in GGG-5 dopo 36. rotazioni. La figura 9 mostra l usura media di una contropista in 58 CrV4 dopo 8.. di rotazioni. Il profilo INA ottimizzato mostra in tutti i casi, sia con carico minore (circa 1 N/mm2 di pressione hertziana con R 5), sia con carico maggiore (circa 15 N/mm2 p H, R 5), un usura di gran lunga minore rispetto al normale profilo R 5. Le aspettative riposte nel profilo INA ottimizzato derivato dal calcolo vengono ampiamente soddisfatte da questi risultati sperimentali. Anche in presenza di una corsa obliqua i vantaggi del profilo INA ottimizzato sono evidenti: il valore ridotto della massima pressione hertziana e la durata di utilizzo di rotella e contropista sensibilmente prolungate. 4.3 Rigidezza Si ottiene inoltre un ulteriore vantaggio dal profilo INA ottimizzato : un aumento di rigidezza, rispetto a R 5, del 1% circa (figura 1). deformazione elastica radiale [mm],7,6,5,4,3,2,1 anello esterno bombato R = 5 2 4 6 8 carico radiale [kn] 1 profilo INA ottimizzato 12 14 16 Figura 1 Deformazione elastica radiale dell anello esterno e dei corpi volventi per un NUTR 15 18 2 Indice bibliografico [1] Bode, H.: Nuova generazione di rulli di appoggio e perni folli, Der Konstrukteur, fascicolo speciale ASB, Aprile 1997 [2] Catalogo INA 37, Cuscinetti a rullini, Cuscinetti a rulli cilindrici, 1997 [3] Stampato INA LFR, Rotelle, Herzogenaurach, Marzo 1995 [4] Welter, R. e Miko, J.: Rotelle con caratteristiche funzionali e di durata ottimizzate, Konstruktionspraxis, fascicolo 3 e 4, Marzo / Aprile 1995 [5] Rapporto di prova INA VA 6782 Usura della contropista di rotelle e perni folli, Herzogenaurach 1997 Note sull autore: l Ing. (FH) Heinz Schäfers è Productmanager per rotelle e perni folli nella branche di macchine di produzione e sistemi presso la INA Wälzlager Schaeffler ohg di Herzogenaurach 5

INA rullini S.p.A. Strada Statale 229 km. 17 2815 Momo (Novara) Telefono: (3 21) 929 211 Fax: (3 21) 929 3 http://www.ina.de Sach-Nr. 5-867-916/OPS I-I 7981.5 Stampato in Germania