COEFFICIENTI DI CARICO

Importanza dei coefficienti di carico

Quando si confrontano i cuscinetti di produttori diversi, è tipico considerare i coefficienti di carico come il parametro fondamentale delle prestazioni [1]. Il coefficiente di carico dinamico è un elemento la cui fondamentale importanza può essere facilmente compresa mediante l’equazione per il calcolo della durata di base del cuscinetto.

Calcolo secondo la norma ISO

Secondo la norma ISO 281, la durata di base di un cuscinetto a rulli conici si calcola con l’equazione:

dove
L₁₀ = durata di base (al 90% di affidabilità)
C_r = coefficiente di carico radiale dinamico di base
P_r = carico radiale dinamico equivalente.

Secondo la norma ISO 281, il coefficiente di carico radiale dinamico di base per i cuscinetti a rulli conici si calcola con l’equazione:

dove
C_r = coefficiente di carico radiale dinamico di base
b_m = fattore di valutazione del tipo di cuscinetto (valore 1,1 per cuscinetti a rulli conici)
f_c = fattore dipendente da materiale/geometria/dimensione
i = numero di corone
L_we = lunghezza effettiva dei rulli
= angolo di contatto
Z = numero di rulli per corona
D_we = diametro medio dei rulli.

L’importanza di f_c come fattore di prestazioni appare evidente; ad esempio applicando un fattore di prestazione di 1,23 si ottiene una durata di base L₁₀ doppia.

Calcolo secondo le norme statunitensi

Talvolta, soprattutto nel mercato nordamericano, si possono trovare coefficienti di carico C₉₀. Questi si basano su una durata di 90×10⁶ giri:

dove
C₉₀ = coefficiente di carico dinamico di base basato su 90×106 giri
M = fattore dipendente dal materiale, definito dal produttore del cuscinetto
H = fattore dipendente dalla geometria, definito dal produttore del cuscinetto
i = numero di corone
l_eff = lunghezza di contatto effettiva
= angolo di contatto
Z = numero di rulli per corona
D_wo = diametro medio dei rulli.

Coefficiente di carico radiale dinamico C₁ per durata a 1×10⁶ giri:

Confronto dei coefficienti di carico

Alla luce di quanto sopra è evidente che i coefficienti di carico C_r secondo la norma ISO non possono essere confrontati con i coefficienti di carico statunitensi C₁. I valori C₁ si ottengono dai coefficienti di carico C₉₀ e pertanto hanno una struttura di base simile; le equazioni per C_r e C₉₀ si avvalgono di fattori ed esponenti diversi [6]. Ne deriva un diverso peso ponderale dei singoli parametri della geometria considerata.

Test di comparazione

Sono stati eseguiti numerosi test di comparazione con tipi di cuscinetti a rulli conici differenti. I risultati per i cuscinetti testati tipo 32011 X sono commentati di seguito.

I test di comparazione sono stati eseguiti in due casi: condizione di esercizio pulita e condizione di esercizio contaminata. I test condotti in condizioni di pulizia sono eseguiti con il cuscinetto e l’olio nuovi. Nei test in condizioni di contaminazione, sono state aggiunte all’olio le particelle di contaminante solido e, inizialmente, i cuscinetti sono stati rodati in questa condizione. Successivamente l’olio contaminato è stato rimosso e i cuscinetti sono stati mantenuti con olio pulito fino al cedimento. Le condizioni dei test sono descritte nella tabella 1.

In figura 1 è mostrato il confronto dei coefficienti di carico a catalogo SKF (identificato come valore di riferimento 100) e di altri due produttori di cuscinetti. Rispetto ai valori indicati da SKF le altre due aziende produttrici di cuscinetti dichiarano coefficienti di carico superiori del 17% e del 19%.

Risultati dei test

In figura 2 sono mostrati i risultati dei test di comparazione eseguiti in condizione di esercizio pulita.

In figura 3 sono mostrati i risultati dei test di comparazione eseguiti in condizione di esercizio contaminata.

Risultati: nonostante i valori di capacità indicati siano inferiori, i cuscinetti a rulli conici SKF hanno mostrato prestazioni decisamente superiori rispetto ai cuscinetti della concorrenza sia nei test eseguiti in condizione di pulizia sia in quelli eseguiti in condizione di contaminazione.

Test termici di velocità

Oltre ai test di comparazione sulla durata, sono stati eseguiti test in merito alle capacità di velocità con cuscinetti di tipo 32011 X. Un carico assiale puro di 2,3 kN è stato applicato al cuscinetto testato prima dell’avvio del test. Successivamente il test è stato condotto applicando velocità variabili da 2.000 giri/min a 9.000 giri/min, con intervalli di 1.000 giri/min (fig. 4).

Risultati dei test

• I cuscinetti SKF hanno fatto registrare le temperature più basse in tutte le condizioni di velocità. Le differenze di temperatura, tra i cuscinetti testati, sono maggiori a livelli di velocità superiori. Al limite di velocità massimo la temperatura media dei cuscinetti SKF è stata registrata inferiore di 11,5 °C rispetto alla temperatura media dei cuscinetti del principale concorrente (CC 2).
• A velocità fino a 4.000 giri/min, i cuscinetti della concorrenza hanno operato a temperature medie superiori a quelli SKF.

CUSCINETTI A RULLI CONICI SKF, NUOVO ASSORTIMENTO CONSOLIDATO E SKF EXPLORER

Per presentare al meglio le prestazioni effettive dei cuscinetti a rulli conici della SKF, è stato lanciato un nuovo e consolidato assortimento a catalogo.

I punti principali sono:

• ampio assortimento di cuscinetti SKF Explorer (fig. 5); i cuscinetti di piccole dimensioni e quasi tutti quelli di medie dimensioni sono SKF Explorer; la gamma ampliata di continuo
• i cuscinetti a catalogo di dimensioni più grandi per il momento mantengono la designazione
• la gamma a catalogo di cuscinetti con dimensioni in pollici verrà ampliata
• gli assortimenti preferenziali di settore e i prodotti personalizzati (come la serie CL7C) rimarranno, ma non saranno inclusi nell’assortimento standard descritto a catalogo.