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17.07.2014

Lubrificazione di cuscinetti volventi

La corretta lubrificazione di cuscinetti volventi riduce le avarie delle macchine dovute ai danni ai cuscinetti e aumenta la sicurezza di funzionamento

Principio di funzionamento e tipi di cuscinetti volventi

I cuscinetti volventi consentono un moto rotatorio con attrito ridotto tra diversi componenti di macchine.
Per questo i cuscinetti volventi vengono impiegati nella tecnica tra l'altro per guidare e sostenere alberi e assi. I cuscinetti volventi si basano sul principio dell'attrito volvente: sono formati da un anello interno e da un anello esterno, tra i quali rotolano corpi volventi separati da una gabbia al fine di ridurre ulteriormente l'attrito e l'usura. A seconda dei carichi, i corpi volventi impiegati hanno forme diverse, ad esempio sferiche o cilindriche. A causa dell'attrito volvente connesso alla forma dei corpi volventi, i cuscinetti a sfere sono particolarmente adatti per un alto numero di giri, mentre i cuscinetto a rulli sono migliori per carichi elevati.

Funzioni del lubrificante per cuscinetti volventi

Lo scopo della lubrificazione di cuscinetti volventi consiste nell'impedire il contatto metallico tra le superfici volventi e radenti per mezzo di un film lubrificante, in modo da ridurre ulteriormente l'attrito radente all'interno del cuscinetto volvente. La lubrificazione del cuscinetto volvente migliora inoltre la protezione dall'usura. In questo modo si evitano danni al cuscinetto e si aumenta la durata e la sicurezza di funzionamento. Altre funzioni del lubrificante all'interno del cuscinetto volvente sono, a seconda del tipo di lubrificante (olio o grasso con opportuna additivazione), la protezione dalla corrosione, l'espulsione di calore dal cuscinetto, la protezione del cuscinetto dalle impurità dall'interno e dall'esterno, la riduzione della rumorosità del cuscinetto e l'aumento dell'effetto sigillante delle guarnizioni del cuscinetto.

Criteri decisionali per la lubrificazione con grasso o con olio
Per circa il 90 % di tutti i cuscinetti volventi si impiega una lubrificazione con grasso. I vantaggi principali della lubrificazione con grasso sono:

  • Struttura del cuscinetto molto semplice
  • Favorisce la sigillatura del cuscinetto
  • Lunga durata d'uso
  • Bassa coppia di attrito
  • Buone caratteristiche di scorrimento di emergenza con lubrificanti solidi
  • Buone caratteristiche di attenuazione del rumore

Il grasso scelto oculatamente consente una lubrificazione affidabile in un vasto intervallo di numero di giri e di carico di tutti i tipi di cuscinetti, ad eccezione dei cuscinetti reggispinta a rulli oscillanti.

Struttura e caratterizzazione dei grassi
I grassi lubrificanti sono formati da un olio base agglomerato da un addensante. In questo modo l'olio resta sul punto di lubrificazione, sul quale esercita una protezione efficace dall'attrito e dall'usura, ermetizzandolo contro le influenze esterne come l'umidità e le sostanze estranee. Per questo i grassi sono ideali per l'impiego nei cuscinetti volventi. Le caratteristiche tipiche di un grasso, come il punto di gocciolamento, il potere di carico e la resistenza all'acqua, vengono determinate dall'olio base e dall'addensante. Il miglioramento della protezione dalla corrosione e dall'usura, del potere di carico e delle proprietà di adesione e della stabilità all'invecchiamento si ottiene con gli additivi aggiunti al grasso.

Dati caratteristici per la scelta del grasso per cuscinetti volventi

La scelta del grasso per cuscinetti volventi dipende dal tipo di cuscinetto volvente e dal materiale della gabbia del cuscinetto volvente (metalli o materie plastiche) e inoltre dalle condizioni di impiego e applicative come la temperatura di impiego, l'intervallo del numero di giri, le sollecitazioni a pressione e le influenze ambientali (acqua, polvere o fluidi aggressivi). Per la caratterizzazione di un grasso per cuscinetti volventi ci si può avvalere dei seguenti dati caratteristici.

1. Classe NLGI

La consistenza dei grassi lubrificanti è un indice della loro compattezza. La classificazione dei grassi secondo NLGI si estende da molto molle (classe 000) a molto compatto (classe 6). Per l'impiego in cuscinetti volventi sono adatti grassi lubrificanti delle classi NLGI 1-4.

2. Punto di gocciolamento (in °C)

Il punto di gocciolamento di un grasso lubrificante è il valore della temperatura a cui si verifica la liquefazione del grasso. Questo valore è nettamente maggiore della temperatura di impiego consigliata che per un cuscinetto volvente è determinata non solo dalla temperatura ambiente, ma anche dal calore che si sviluppa all'interno del cuscinetto volvente in funzione.

3. Valore SQS

Lo strumento a quattro sfere è un dispositivo di prova per lubrificanti impiegati in condizioni di alte pressioni superficiali. È formato da una sfera che ruota a contatto di tre sfere fisse. Nella prova di assorbimento massimo del carico del lubrificante, sulla sfera rotante viene applicata una forza la cui intensità aumenta gradualmente fino alla saldatura del sistema composto dalle quattro sfere a causa del calore dissipato per attrito.

4. Valore DN (fattore del numero di giri)

Il valore DN indica la velocità tangenziale massima di impiego di un grasso lubrificante in cuscinetti volventi. Si calcola in funzione del numero di giri del cuscinetto, del diametro medio del cuscinetto (in mm) e di un fattore che tiene conto della percentuale di attrito radente del tipo specifico di cuscinetto.

5. Valore SKF Emcor

Il metodo SKF Emcor si applica per valutare le proprietà di protezione dalla corrosione dei grassi per cuscinetti volventi. Al grasso viene aggiunta acqua e si analizza la corrosione di cuscinetti a sfere oscillanti con periodo di funzionamento e numero di giri definiti e con determinati periodi di fermo secondo DIN 51802. Se dall'esame visivo degli anelli di prova non risulta corrosione, il grado di corrosione è 0. Se si riscontra una corrosione molto accentuata, il grado di corrosione è 5.

Lubrificazione di cuscinetti volventi

Un'importante condizione per un'elevata sicurezza di funzionamento di un cuscinetto volvente è il continuo apporto di lubrificante. Per il primo ingrassaggio o il reingrassaggio del cuscinetto si devono osservare le istruzioni del costruttore del cuscinetto stesso. Il cuscinetto va riempito in modo che tutte le superfici funzionali ricevano il grasso. I cuscinetti a bassa velocità (valore DN  50.000) e le loro scatole possono essere riempiti completamente, mentre i cuscinetti ad alta velocità (valore DN > 400.000) vanno riempiti solo fino a 1/4 della camera interna del cuscinetto. Negli altri casi si raccomanda un riempimento fino a 1/3.

I cuscinetti lubrificati con grasso presentano un funzionamento sufficientemente sicuro se non si superano gli intervalli di rilubrificazione. La rilubrificazione è necessaria se la durata d'uso del grasso è minore della durata utile del cuscinetto. La rilubrificazione si effettua mediante un ingrassatore o un sistemi di lubrificazione automatica. Se possibile, si raccomanda di rilubrificare durante il funzionamento. Le quantità necessarie per la rilubrificazione sono pari a circa 50–80 % della quantità per la prima lubrificazione. Se non è possibile evacuare il grasso esausto, si raccomanda di limitare la quantità di grasso per evitare l'eccessiva lubrificazione del cuscinetto.

In caso di lunghi intervalli di rilubrificazione, si deve cercare di sostituire completamente il grasso. Prima di passare a un altro tipo di grasso, il cuscinetto volvente deve essere pulito accuratamente o si deve ingrassare con il nuovo tipo di grasso fino ad espellere completamente il vecchio grasso dal cuscinetto. In questo caso si deve preventivamente verificare la miscibilità dei lubrificanti e la compatibilità con i materiali.

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