In numerose applicazioni di precisione il cuscinetto non di vincolo deve avere in funzionamento un particolare gioco o precarico. In tali applicazioni ha una grande importanza l’esatto posizionamento dell’albero. Inoltre, per ciascun cuscinetto, ci deve essere una condizione ottimale di funzionamento che rappresenti un compromesso fra durata di esercizio, rigidezza e sviluppo interno di calore.

Oggi per tali applicazioni si hanno a disposizione soluzioni più o meno soddisfacenti, che prevedono cuscinetti a rulli cilindrici con foro cilindrico o conico e cuscinetti a rullini con foro cilindrico.

Nel caso di un cuscinetto a rulli cilindrici con foro cilindrico, scegliendo un’idonea interferenza di accoppiamento e un appropriato gioco interno prima del montaggio, si può incidere notevolmente sul gioco operativo del cuscinetto stesso.

Tuttavia, a causa delle tolleranze, rimane una certa quantità di gioco su cui non si può influire; inoltre, prima del montaggio occorre avere un certo gioco interno, dato che quando si monta un cuscinetto precaricato c’è sempre il rischio di danneggiarne le piste.

Nel caso di un cuscinetto a rulli cilindrici con foro conico, il gioco o il precarico si possono regolare in modo preciso facendo avanzare l’anello interno sull’albero per dilatarne la pista.

Questa procedura è quella normale nelle applicazioni di alta precisione (ad es. nei mandrini delle macchine utensili), tuttavia presenta degli svantaggi per il fatto che un albero conico è costoso e la procedura di registrazione è scomoda.

Per quanto riguarda i cuscinetti a rullini con foro cilindrico, si può impostare in modo molto preciso il gioco interno selezionando opportunamente il diametro dei rullini. Questa procedura è tuttavia lunga e comporta dei rischi; inoltre è costosa, dato che bisogna tenere a magazzino rullini di vario diametro.

Tutti questi problemi hanno spinto gli ingegneri SKF a elaborare una nuova soluzione: l’unità cuscinetto non di vincolo Panloc.

L’SKF Panloc è costituita da:

• un corpo di sopporto adattabile alla funzione a cui è destinato, generalmente munito di flangia;
• un anello esterno senza orletti con una pista leggermente conica, alloggiato nel corpo di sopporto;
• un set di rulli conici con gabbia, a una corona;
• un anello interno senza orletti e con foro cilindrico che si può montare sull’albero separatamente dal gruppo rulli-gabbia;
• un anello di spalleggiamento filettato esternamente, mediante il quale il gruppo rulli può essere spostato in vario modo rispetto alla pista conica dell’anello esterno fino a conferire all’unità il gioco o il precarico di pre-registrazione.

Principio di funzionamento
Le unità SKF Panloc vengono fornite come unità complete non di vincolo, atte a consentire al loro interno il movimento libero e senza sforzi dell’albero in senso assiale.

Ciascuna di esse viene pre-registrata per adattarla alle effettive condizioni di lavoro. Quando escono dalla fabbrica presentano un gioco interno leggermente più grande di quanto serve. Dopo l’installazione, bisogna ruotare l’anello di spalleggiamento per effettuare la registrazione definitiva.

L’operazione di registrazione sul posto si effettua con l’aiuto di una serie di segni radiali di divisione riportati sulla flangia e del segno di riferimento riportato sull’anello di spalleggiamento.

I segni di divisione sulla flangia sono distanziati in funzione dell’interferenza sull’albero e nell’alloggiamento. Ruotando l’anello di spalleggiamento di una divisione si modifica di una certa entità il gioco o il precarico dell’unità, per esempio di 5 µm.

Quando si determina il gioco o il precarico bisogna tenere conto della differenza di temperatura tra l’anello interno e quello esterno. A questo proposito la SKF ha elaborato un programma per il calcolo del gioco o del precarico, che prende in considerazione tutti i parametri.

Le unità cuscinetto SKF Panloc offrono diversi vantaggi:

• registrazione semplice e precisa del gioco o del precarico;
  movimenti assiali dell’albero consentiti all’interno dell’unità;
• accoppiamento con interferenza dell’anello interno cilindrico rispetto all’albero;
• montaggio semplice e rapido, dato che si tratta di unità autonome;
• elevata rigidezza;
• basse temperature di esercizio;
• facilità di sostituzione;
• possibilità di rilubrificare a grasso o a olio.

Inoltre i clienti si possono avvantaggiare di una riduzione dei costi complessivi, in quanto:

• non si devono fare pre-montaggi o pre-registrazioni; il tempo di montaggio è breve;
• le unità sono autonome e costituite da poche parti;
• si riducono le spese e i tempi nella logistica.

Configurazione e condizioni di rotolamento
Le unità SKF Panloc sono state progettate avendo in mente i cuscinetti di alta precisione a due corone di rulli cilindrici di esecuzione NN e NNU e i cuscinetti a rullini delle serie NAO e NKI, per i quali è molto importante avere un ben definito gioco o precarico.

Le dimensioni esterne del corpo sono realizzate secondo le specifiche del cliente. A richiesta si può anche avere una flangia di forma speciale. La geometria interna del cuscinetto è progettata in funzione del carico di lavoro.

La linea produttiva si basa sulle esigenze dei clienti, tuttavia è prevalentemente orientata su diametri di foro d = 40/80/100/120 e 170 mm.

Le condizioni di rotolamento nelle unità SKF Panloc sono simili a quelle dei cuscinetti a rulli conici. Dato che la pista dell’anello interno è cilindrica, mentre quella dell’anello esterno è leggermente conica (come i rulli), le condizioni di rotolamento sono meno favorevoli di quelle che si hanno in un tradizionale cuscinetto a rulli conici, in cui entrambe le piste hanno un’inclinazione ben determinata.

Tuttavia, dato che l’inclinazione della pista dell’anello esterno delle SKF Panloc è molto piccola, sul cuscinetto non si crea alcun effetto degno di nota, quali potrebbero essere la formazione di grippature o le riduzioni di durata, cosa confermata dalle prove pratiche.

Essendo la pista dell’anello esterno e i rulli entrambi conici, si origina uno sforzo assiale interno al cuscinetto, che però viene facilmente assorbito dallo spalleggiamento.

Rigidezza
Per calcolare la rigidezza e la durata di esercizio dei vari tipi di unità si può usare il programma SKF BEACON. I due diagrammi riportati nel presente articolo mettono a confronto diverse soluzioni non di vincolo, senza rappresentare valori assoluti. Per tale confronto, è stato scelto come campione di riferimento n. 1 un cuscinetto a rullini non di vincolo e come campione n. 2 un cuscinetto a rulli cilindrici, sempre non di vincolo e con lo stesso diametro di foro.

Il diagramma 1riporta la rigidezza in funzione del gioco interno e del precarico dei cuscinetti in esame. Come si può vedere, a parità di carico esterno, la rigidezza dell’unità SKF Panloc sta fra i due campioni di riferimento in caso sia di gioco sia di basso precarico. Il vantaggio dell’SKF Panloc è che il suo precarico può essere maggiore, dato che lo si può registrare dopo il montaggio.

Si può quindi concludere che l’unità possiede una maggiore rigidezza dei due cuscinetti di riferimento nel campo del forte precarico oppure che l’aumento del precarico è un modo semplice per aumentare la rigidezza dell’unità stessa. Tutto ciò è sempre in relazione alla durata di esercizio richiesta. Come già detto, i cuscinetti tradizionali non sono ideali per i forti precarichi, per motivi legati al montaggio.

Il diagramma 2riporta la durata di esercizio in funzione del precarico e dimostra come la maggiore durata si raggiunge in corrispondenza di un determinato valore del precarico stesso.

Con le unità Panloc questa condizione ottimale si può ottenere con precisione in relazione alla rigidezza. Per i due cuscinetti di riferimento, la condizione ottimale cade in un campo di tolleranza difficile da modificare.

Le prime prove pratiche hanno confermato le risultanze teoriche. Una descrizione esauriente delle prove esula dai limiti del presente articolo e pertanto diamo solo una breve sintesi.

In generale è stato notato quanto segue:

• bassi livelli di vibrazioni e grande silenziosità;
• basse temperature di lavoro (misurando quella dell’olio);
• basso attrito;
• facile registrabilità del gioco interno o del precarico;
• facilità di modifica del gioco o del precarico fra le varie prove.

Le applicazioni
Uno dei più importanti campi di impiego delle nuove unità SKF Panloc sono le macchine da stampa, per le quali sono importanti un’elevata rigidezza e una grande precisione di rotazione e si devono poter compensare le variazioni di lunghezza dell’albero senza che insorgano sforzi assiali sull’unità. Le unità hanno già dimostrato nella pratica la loro idoneità dal lato libero dei cilindri di stampa di una macchina offset da foglio.

Sempre nelle macchine da stampa offset, le unità SKF Panloc possono anche essere impiegate nei cilindri lastra e nei cilindri rivestiti in gomma. Altri campi applicativi sono quelli militari, i compressori, i generatori, la calandre e i mescolatori.

Le unità SKF Panloc rappresentano una soluzione razionale ed economica per tutte le applicazioni che richiedono un gioco o un precarico ben definito unitamente alla possibilità di permettere gli spostamenti assiali dell’albero.