L’industria della plastica, come molte altre, è sempre alla ricerca di maggiore affidabilità dei processi produttivi. E’ noto che i costi, relativi ai tempi di fermo macchina, sono così alti ed i margini così stretti che la stessa sopravvivenza di una realtà produttiva o di una compagnia è spesso legata ad un delicato equilibrio.

Per restare in gioco c’è bisogno, mai più di ora, di partners affidabili e di soluzioni all’avanguardia.

SKF è da sempre presente in questo settore sia al fianco dei costruttori degli impianti, sia al fianco degli utilizzatori degli stessi,che meglio di chiunque altro possono giudicare la qualità dei componenti impiegati durante la vita di esercizio degli impianti.

SKF ha scelto di concentrare l’attenzione su alcune delle applicazioni tradizionalmente più critiche, con l’obiettivo di realizzare soluzioni ancora più affidabili tali da mettere a disposizione  dell’utilizzatore la possibilità di immediati vantaggi economici, offrendo una reale possibilità di incrementare le prestazioni degli impianti in termini di capacità produttiva e di affidabilità.

Passando in rassegna le tre principali applicazioni del settore mettiamo in risalto i punti deboli di ciascuna, illustrando i punti di partenza che hanno offerto la base per l’attività di ottimizzazione dei nuovi cuscinetti della serie EXPLORER.

Estrusore monovite
In questo tipo di macchine la velocità di rotazione della vite è solo di poche centinaia di giri al minuto. A causa della bassa velocità (considerate sempre in riferimento alle velocità di base riportate sulle tabelle del Catalogo Generale SKF) nella quasi totalità dei casi  risulta difficile raggiungere le condizioni di lubrificazione ottimali  dei cuscinetti (normalmente un cuscinetto assiale orientabile a rulli e cuscinetti radiali).

E’ noto che date la geometria del cuscinetto e le caratteristiche del lubrificante alla temperatura di esercizio, è necessario si realizzi una minima velocità di rotazione della vite affinché tra piste e corpi volventi dei cuscinetti si possa formare un adeguato ‘film’ lubrificante.

I rischi che si corrono quindi sono:
• strisciamento tra superfici metalliche con asportazione di materiale
• incremento della temperatura di esercizio con decremento della viscosità del lubrificante
• inquinamento dell’olio lubrificante con particelle metalliche
• possibile cedimento dei cuscinetti e degli ingranaggi del riduttore.

Ad aumentare i rischi di fermata si aggiunge  l’elevato carico assiale generato dalla contropressione della vite nel cilindro che è scaricato integralmente sul cuscinetto reggispinta.

La natura e la dimensione di tale carico e la criticità della macchina rendono la scelta e il dimensionamento del cuscinetto assiale uno dei compiti più difficili per i progettisti.

La scelta più comune è quella di utilizzare coefficienti di sicurezza molto elevati, in modo da aumentare generosamente la dimensione del cuscinetto ed ottenere così sia la formazione di un buon film lubrificante sia un comportamento relativamente sicuro, nei confronti di sovraccarichi e di picchi di carico assiali.

Tuttavia quest’approccio non può essere considerato un’ottimizzazione; oltretutto il cuscinetto che supporta la vite e gli altri cuscinetti della trasmissione diventano sempre più critici col passare del tempo: infatti la necessità di fornire al processo coppie maggiori e ridurre la dimensione dei componenti impone ai progettisti di aumentare drasticamente la densità di potenza.

Estrusore Bivite
Il forte carico assiale generato dalla contropressione della vite nel cilindro, è supportato da due cuscinetti reggispinta.

In aggiunta alle criticità menzionate precedentemente in riferimento all’estrusore monolite, i principali aspetti da considerare quando si parla dei cuscinetti montati sulla trasmissione di un estrusore bibite sono:
• una sezione trasversale radiale limitata per i cuscinetti di supporto radiale delle viti
• la necessità di avere sempre il controllo della deformazione assiale dei cuscinetti.

Un errato controllo della posizione relativa delle due viti può infatti causare gravi danni sia alle viti sia al riduttore compromettendo la funzionalità della macchina e la produzione per un periodo prolungato.

Questa condizione ovviamente non è accettabile dal punto di vista dell’affidabilità e l’importanza di un corretto posizionamento assiale delle viti crescerà costantemente nei prossimi anni, a causa dei continui aumenti di velocità di rotazione (attualmente superiore a 1200 rpm).

I limitati ingombri radiali rappresentano una costrizione per gli alberi d’uscita del riduttore e costituiscono una grande limitazione nella scelta dei cuscinetti.

Prendendo in considerazione tutte queste peculiarità un’idea per ridurre il  costo effettivo di realizzazione del macchinario, incrementando l’affidabilità della stessa, è quella di montare un cuscinetto assiale orientabile a rulli su uno degli alberi in uscita al posto di un cuscinetto assiale a più stadi tradizionalmente impiegato su entrambi gli assi.

Pressa ad Iniezione
Pur essendo molto diverso dall’estrusione monovite esistono numerose similitudini tra questo processo e l’iniezione, soprattutto quando si osservano dal punto di vista dei cuscinetti.

Come per gli estrusori monovite la velocità di rotazione è solo di pochi giri al minuto, ed a pregiudicare ulteriormente le condizioni di lubrificazione dei cuscinetti  ci sono due importanti aspetti:
• il processo prevede continue ripartenze (la rotazione della vite è presente solo durante la fase di plasticizzazione, per poi fermarsi durante la fase di iniezione)
• spesso, per ragioni di comodità progettuale, il cuscinetto reggispinta è lubrificato con oli idraulici a bassissima viscosità.

In tali condizioni lo spessore del film d’olio lubrificante tra i rulli e le piste tende a zero e, in questo contatto metallo – metallo, le forti accelerazioni e gli elevati carichi, che agiscono sul cuscinetto assiale, causano riporti di materiale in superficie e la conseguente rottura del cuscinetto.

In un processo dove elevati carichi d’urto possono essere un rischio realistico la scelta dei componenti giusti è uno strumento importante per garantire le prestazioni della macchina in qualunque situazione.

L’Offerta SKF
Dalla combinazione degli strumenti messi a disposizione da SKF, e dall’esperienza ingegneristica maturata nell’industria della trasformazione di materie plastiche, è possibile realizzare uno step verso l’alto e distinguersi per prestazioni ed affidabilità:

Cuscinetti SKF Assiali orientabili a rulli della serie EXPLORER
• maggiore densità di potenza (incrementata la capacità di carico dinamica)
• maggiore durata a pari condizioni di esercizio
• ottimizzazione del profilo interno (Fig 1):
• bassissimo attrito alle basse velocità (estremamente importante nell’estrusore monovite e nelle macchine ad iniezione)
• basso attrito anche ad elevata velocità (buono per l’estrusore bibite)
• maggiore durezza del materiale 
• maggiore tenacità (resistenza ai carichi d’urto elevati)
• accurato controllo della rigidezza
(fondamentale per gli estrusori bibite)
• tolleranze dimensionali accurate