La SKF presenta una nuova genera-zione di snodi con superficie di lavoro in tessuto PTFE, gli snodi TX-Line, i quali offrono prestazioni superiori a quelle dei tipi precedenti che stanno quindi per sostituire.

Gli snodi sferici TX-Line (fig. 1) sono studiati per reggere più a lungo carichi più elevati oppure gli stessi carichi ancora più a lungo. Questo si inserisce perfettamente nella strategia SKF di fornire ai propri clienti prodotti e soluzioni esenti da manutenzione.

I campi applicativi sono assai vasti e comprendono quasi tutti i settori industriali: movimentazione dei materiali, macchine a fluido, macchinario per l’edilizia e l’agricoltura e industria degli autoveicoli.

Gli snodi sono idonei se si richiede:

• assenza di manutenzione;
• carichi elevati con movimenti lenti di oscillazione;
• funzionamento affidabile, silenzioso e
• con attrito costante e/o orientabilità

Progettando tali snodi la SKF si è particolarmente impegnata a soddisfare le esigenze sempre crescenti da parte del mercato in termini di:

• maggiori carichi;
• maggiori durate di esercizio;
• migliori prestazioni in ambienti difficili.

Dopo aver analizzato i vari fattori che influiscono sulle prestazioni, la SKF non ha semplicemente prescritto la fornitura di nuovi tipi di materiali, ma ha anche studiato e ridisegnato il complicato processo di fabbricazione, arrivando a fissare le specifiche finali dopo numerose prove e test tribologici. I risultati sono stati convincenti. In laboratorio la durata di esercizio è risultata incrementata mediamente di un notevole 45 % rispetto all’esecuzione precedente.

Proprietà e caratteristiche
Le principali novità degli snodi sono rappresentate dallo strato in tessuto PTFE (fig. 2) e dalle guarnizioni di tenuta più robuste. Il materiale dello strato è uno degli elementi strutturali più importanti in uno snodo sferico, in quanto deve reggere enormi carichi statici e dinamici e nello stesso tempo assumere il ruolo di lubrificante tra gli anelli. I principali requisiti per avere un materiale dalle prestazioni elevate è quindi la sua resistenza meccanica (contro le sollecitazioni di spinta e di taglio), combinata con la migliore resistenza possibile all’usura e un attrito minimo.

Il tessuto PTFE utilizzato è costituito da un materiale fibroso composito autolubrificante, che ingloba un nuovo tipo di resina come legante e rende gli snodi più robusti dei loro predecessori. Tessuto e resina offrono quindi migliori prestazioni in termini di resistenza all’usura e durata di esercizio, abbinate a capacità/coefficienti di carico maggiori.

Grande attenzione è stata dedicata al pre-trattamento degli anelli temprati che reggono lo strato di lavoro. Per ottenere un’adesione di alta qualità sono indispensabili una purezza assoluta e una rugosità idonea del materiale costituente il substrato, unite a corrette procedure di incollaggio. In media lo strato presenta un’adesione tre volte superiore a quella del tessuto precedente.

Inoltre, gli snodi presentano caratteri-stiche elastiche più rigide, minore assestamento sotto carico, un gioco più ridotto e, grazie all’incollaggio migliore, una maggiore affidabilità nell’impiego in ambienti umidi. L’attrito dello strato è eccellente e
si mantiene sostanzialmente costante nel tempo (a carico anch’esso costante), mentre sono assenti i fenomeni di stick-slip.

Gli snodi possono essere in acciaio al carbonio o in acciaio inossidabile e possono quindi essere adattati alle varie condizioni applicative. L’acciaio inossidabile, per esempio, si presta meglio alle condizioni difficili di lavoro o agli ambienti corrosivi, facendo risparmiare sui costi complessivi e prolungando la durata del macchinario.

Gli snodi sferici TX-Line con diametro di foro fra 25 e 120 mm sono protetti dalle eccellenti guarnizioni striscianti tipo 2LS, appositamente studiate per l’impiego sui tipi acciaio su acciaio che devono funzionare in ambienti difficili.

Le guarnizioni LS sono munite di tre labbri di tenuta, che esercitano una maggiore pressione sulla superficie di lavoro dell’anello interno, offrendo migliori prestazioni in termini di tenuta e protezione contro l’ingresso di materiali abrasivi; buona è anche la resistenza all’acqua.

Grandi potenzialità
Grazie alla migliore stabilità dinamica e sta-tica dello strato, la SKF ha potuto aumentare i coefficienti di carico. I nuovi fattori del carico specifico sono k = 300 N/mm² e K₀ = 500 N/mm² (fig. 3). Inoltre, ha potuto ampliare il campo delle temperature ammissibili, che è funzione dei due principali parametri che influiscono sulla durata di esercizio, il carico specifico (p) e la velocità di strisciamento (v). La fig. 4 mostra il diagramma pv con un campo di funzionamento ampliato. Rispetto a quelli di esecuzione precedente, gli snodi TX-line possono essere utilizzati con valori di pv prima non raggiungibili.

Per tenere conto delle migliori prestazioni degli snodi TX con tessuto PTFE, la SKF ne ha anche modificato la formula della durata di esercizio. Tale formula, insieme agli altri criteri di scelta, è riportata nella brochure SKF 5325. Le nuove serie di snodi saranno anche incluse nel Catalogo tecnico interattivo SKF, mediante il quale è possibile scegliere le dimensioni direttamente online.

L’assortimento standard degli snodi sferici radiali TX-Line comprende diametri di foro da 12 a 300 mm. A richiesta, sono disponibili snodi più grandi e di altro tipo, quali quelli obliqui e quelli assiali. Per quanto riguarda i terminali, sono disponibili sette dimensioni di foro, con filettatura del gambo sia interna sia esterna. Per ulteriori particolari sulla serie TX-Line, vedere la citata brochure 5325.

I nuovi snodi TX-Line sono molto bene accetti dai clienti OEM e dal mercato in generale.

Un importante costruttore di macchine per l’edilizia li ha per esempio impiegati nei cilindri idraulici telescopici senza neanche prima provarli e ne ha subito apprezzato le superiori prestazioni, frutto dei notevoli sforzi compiuti dalla SKF, in particolare per quanto riguarda le guarnizioni 2LS heavy-duty, che sono standard per questi snodi.

Un tipico settore applicativo in cui i clienti hanno urgenza nel trovare soluzioni esenti da manutenzione, è quello dell’energia eolica, oggi in rapido sviluppo. Una delle principali aziende adotta la regolazione singola delle pale, per beneficiare delle diverse velocità del vento. Ogni pala può essere ruotata fra – 5° e 90° per mezzo di cilindri idraulici equipaggiati con snodi sferici SKF con tessuto PTFE, situati all’estremità delle aste. Gli snodi servono a far fronte ai movimenti di oscillazione che si hanno nel corso dei lunghi periodi di funzionamento.

Per i perni dei cilindri si usano altri prodotti SKF esenti da manutenzione: le boccole FW (Filament Wound). Grazie alla loro elevata capacità di carico, consentono di ridurre la lunghezza dei perni. Per punti di difficile accesso come questi è chiaro che il cliente punti su prodotti esenti da manutenzione. Per le centrali eoliche offshore si impiegano snodi sferici con superficie di lavoro in tessuto PTFE e anelli di acciaio inossidabile.

Snodi sferici SKF si impiegano negli appoggi a V degli assali posteriori. Dato l’aumento dei carichi di lavoro, le soluzioni con anello esterno di plastica proposte da altri costruttori non sono soddisfacenti. Il centro dell’appoggio a V ha un ruolo molto importante nelle sospensioni posteriori, dato che deve far fronte a forze dinamiche elevate, mentre funge da cardine per il telaio con la piena capacità di ribaltarsi e di ruotare.

In questo contesto, lo snodo deve poter reggere carichi per urto fino a 160 kN senza dare luogo a rumorosità o fortemente usurarsi. Prima di essere approvato dal cliente, è stato controllato tridimensionalmente su un banco per prove dinamiche e poi su strada.

Gli snodi sferici SKF sono anche stati usati su autocarri per la raccolta rifiuti, nel dispositivo di carico e compattazione del vano posteriore, che è munito di una piastra di trasporto e una di compressione. Entrambe le piastre sono munite di snodi.

Sulla piastra di carico gli snodi sono di tipo heavy-duty GE 70 ESL-2LS e lavorano in un ambiente fortemente contaminato da sporcizia, liquidi e spazzatura. Ogni tanto vengono rilubrificati a mano. Oltre che essere protetti dalle efficienti guarnizioni di tenuta 2LS, sono muniti di un sistema di lubrificazione con multi-groove studiato per ottenere un migliore afflusso di grasso nella zona sotto carico e una maggiore riserva.

Per la piastra di compressione che è situa-ta più in alto, dove le condizioni di lavoro non sono altrettanto difficili, sono idonei gli snodi esenti da manutenzione, tipo GE 50 TXE-2LS. In passato il cliente impiegava snodi esenti da manutenzione della concorrenza, ma non ne era soddisfatto. I prodotti SKF funzionano bene e durano di più.

Prima di essere approvati per la produzione di serie i nuovi snodi TX-Line sono stati sottoposti a una lunga serie di prove. Di particolare interesse è il numero di oscillazioni raggiunto. Per studiare il coefficiente d’attrito, sono stati applicati carichi alternati elevati. I parametri rilevati sono stati eccellenti: un coefficiente d’attrito basso e costante, temperature di lavoro ridotte e scarsa usura, il tutto coronato da lunghe durate di esercizio (fig. 5 ).

Per verificare la solidità dell’incollaggio dello strato di lavoro, sono state misurate le forze necessarie per strapparlo, esponendo gli snodi per un mese  all’aria e all’acqua. Le differenze di comportamento all’aria e all’acqua sono risultate minime; la forza di strappo è aumentata di tre volte rispetto a quella riscontrabile sui tipi precedenti di snodo.

Nel misurare le caratteristiche elastiche del nuovo sistema di tessuto-resina, si è riscontrata una rigidezza di gran lunga maggiore. In pratica, questo significa avere un minore assestamento sotto carico e quindi un minore aumento del gioco interno in funzionamento (fig. 6).

L’efficacia delle guarnizioni 2LS è stata verificata su banco prova, applicando agli snodi oscillanti una miscela di particelle abrasive e acqua. Rispetto a quelle tradizionali, queste guarnizioni heavy-duty hanno mostrato un’efficacia di tenuta quattro volte superiore.

Sono inoltre state eseguite presso alcuni clienti varie prove pratiche, le quali hanno confermato il fatto che gli snodi TX-Line rappresentano un considerevole passo avanti in un vasto campo applicativo.