Scelta cuscinetto a sfere

[faberebaf]

Buona sera.

Vorrei realizzare una porta scorrevole.

Il carrello, che consente lo spostamento, vorrei realizzarlo con dei cuscinetti a sfere.

La guida alla scelta visualizza i parametri relativi al carico.

Nella valutazione del peso della porta mi viene da considerare il coefficiente di carico statico, dal momento che tali cuscinetti passeranno la maggior parte del tempo fermi.

Quello che non capisco è il “Coefficiente di carico di fatica” che notevolmente più basso del carico statico.

Ora vi chiedo, per ottimizzare la durata dei cuscinetti, quale parametro devo prendere in considerazione ?

Grazie.

[richiurci]

Cerca nel sito del costruttore cosa indica quel coefficiente, ma credo che la tua applicazione sia molto poco stressante, con rotazioni lentissime e. Carichi minimi, non mi farei problemi...potrebbe andar bene qualsiasi cuscinetto economico, a meno non sia un portone blindato

[faberebaf]

Grazie richiurci.

Nel sito del costruttore non sono riuscito a capire cosa fosse.

Ma ho notato che il parametro viene anche chiamato “Carico limite di fatica” e con questa chiave di ricerca credo di aver capito.

[PietroBaima]

proviamo a chiamare in causa venexian, è un meccanico.

[msb0ne]

il limite a fatica non va superato, inoltre questo si abbassa nel tempo dopo i vari utilizzi (è come se il meccanismo abbia "vita"). nel progetto assicurati di sapere quale sia il carico con opportuni test e confrontalo con quel parametro.. assicurati di avere un buon margine di sicurezza!

[richiurci]

se stai valutando SKF sei già su prodotti di qualità... dal costo irrisorio se scegli misure standard.

Quindi più che sulla resistenza alla fatica e sul carico ammesso mi concentrerei su altro.

Per esempio prenderei cuscinetti con doppio schermo di tipo ermetico, che oltre a trattenere internamente il lubrificante dovrebbero essere anche più silenziosi.

Per la silenziosità...magari anche valutare superfici di scorrimento gommate o comunque non metalliche

[faberebaf]

Grazie a tutti per i contributi.

il limite a fatica non va superato

quindi il coefficiente di carico statico che senso ha ?

Si richiurci hai ragione, sopratutto la rumorosità potrebbe essere un problema.

L'applicazione non è certo critica, tuttavia mi piacerebbe avere le idee più chiare su questi parametri.

Grazie di nuovo.

[balduzz]

tuttavia mi piacerebbe avere le idee più chiare su questi parametri

Premesso che nel tuo caso non dovresti avere preoccupazioni a meno che:
- la porta non pesi centinaia di kg
- la porta sia motorizzata e continua ad andare avanti e indietro 24/7 a velocità elevate
- non scegli dei cuscinetti con diametro interno = 2 mm
- altri casi estremi (per una porta) come sopra...

Nell'esempio che hai mostrato in tabella nel post [1] ti manca un parametro che è la velocità di rotazione giri/min a cui fai ruotare il tuo cuscinetto.
Da qualche parte nel catalogo/sito troverai il dato di velocità limite (38.000 giri/min per esempio). Se tu supponi di caricare il tuo cuscinetto radialmente (carico assiale = nullo) con Pu= 0,04kN (4 kg) e farlo girare a 38.000 giri/min il produttore ti garantisce 1.000.000 di cicli.
Naturalmente se il carico che applichi è maggiore la vita sarà più breve
Per il carico statico vedi sotto la definizione di SKF

In presenza di una delle condizioni di seguito, le dimensioni del cuscinetto si devono scegliere o verificare in base al carico statico che il cuscinetto può sopportare, tenendo in considerazione i possibili effetti della deformazione permanente:
Il cuscinetto non ruota ed è soggetto a carichi pesanti continui o di picco intermittenti.
Sotto carico, il cuscinetto esegue movimenti oscillatori lenti.
Durante la rotazione, oltre ai normali carichi di esercizio che determinano la durata a fatica, il cuscinetto deve sopportare anche pesanti carichi di picco temporanei.
Il cuscinetto ruota a bassa velocità (n < 10 r/min) ed è sufficiente che abbia una durata breve. In questi casi, dalle formule per la durata di base per un determinato carico equivalente P risulterebbe un coefficiente di carico dinamico C richiesto talmente basso che il cuscinetto scelto in base alla durata a fatica sarebbe seriamente sovraccaricato.

Non so se hai visto il calcolatore di cuscinetti qui.

Non so se sono riuscito a schiarirti un po' le idee.
Se così non fosse chiedi ancora!

[venexian]

Premesso che come indicato in [2], qualsiasi cuscinetto è più o meno adatto per questo utilizzo e che come già specificato in [6], la cosa più importante è la protezione laterale dall'ingresso di polvere o eventuali corpi estranei, la questione è interessante per chiarire alcuni punti importanti.

Un cuscinetto (1) è fatto per girare sotto carico. Tenerlo fermo caricato o farlo girare a vuoto, anche se può sembrare assurdo, è utilizzarlo in modo anomalo.

La prima delle due condizioni causa il deterioramento della pista di scorrimento nel punto di contatto della sfera maggiormente caricata. E' facile rendersi conto che una sfera tocca la pista in un unico punto e la pressione è molto elevata anche per carichi modesti. Se il cuscinetto ruota, il punto di contatto si muove lungo la pista e il carico viene distribuito, mentre se il cuscinetto resta fermo, o è sottoposto a minimi movimenti (2) attorno ad un unico punto, il suo funzionamento risulta più gravoso. Oltre a questo, la pressione della sfera sulla pista espelle il lubrificante fuori dalla zona di contatto lasciando un contatto metallo-metallo, deleterio per la vita del cuscinetto. Quando il cuscinetto ruota, invece, la sfera si trova a contatto con la pista sempre ricoperta dal velo di lubrificante, condizione per la quale è stato progettato.

La seconda condizione, ovvero il funzionamento senza carico è ancora più deleteria. Se manca il carico, non c'è il minimo attrito necessario a tenere in rotazione le singole sfere, ciascuna attorno al proprio asse, nel moto relativo tra piste e gabbia di sfere. Questa condizione porta all'instaurarsi di un moto radente tra sfere e piste, anziché il moto volvente previsto. Sono sufficienti pochi giri in queste condizioni e il velo di lubrificante si dissolve, portando a contatto sfere e piste che strisciando grippano all'istante. Di questo fatto non ci si rende conto per qualche effetto macroscopico, dato che il cuscinetto continua a ruotare liberamente, ma la finitura superficiale di piste e corpi volventi è compromessa, portando a morte prematura il cuscinetto (3).

Tutto questo sproloquio per dire che per ogni cuscinetto ci sono pochi dati fondamentali:
- 'C' Carico dinamico: è il carico massimo in condizioni di rotazione continua.
- 'Co' Carico statico: è il carico massimo se il cuscinetto resta per lungo tempo senza ruotare.
- 'Cm' Carico minimo: è il carico radiale minimo con il cuscinetto in rotazione.
- 'n' Velocità massima: è la massima velocità con carico compreso tra Cm e C.

A questi vanno aggiunte le fondamentali informazioni sulle protezioni laterali e il tipo di lubrificazione. In generale, la maggior parte dei cuscinetti ha schermi con labbro sigillante e sono riempiti di grasso dal costruttore. Non richiedono manutenzione per l'intera vita del prodotto. I cuscinetti aperti sono necessari quando le velocità di rotazione sono elevate, ma richiedono allucinanti precauzioni per mantenerli puliti e lubrificati, in questo caso con olio.

Tornando al topic, esistono le 'rortelle', che sono dei cuscinetti nei quali l'anello esterno è sagomato per scorrere su una rotaia di estruso. Vengono utilizzati per... le porte scorrevoli.

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Deve anche essere considerata la sicurezza, pertanto consiglio di non inchiodare due cuscinetti a un asse di legno, ma di acquistare un gruppo movimento specifico, che impedisce l'uscita delle rotelle dalle rotaie e ha le stesse in polimero, molto più silenziose e durature.

(1) Consideriamo solo i classici cuscinetti radiali a sfere.
(2) Piccole oscillazioni o vibrazioni delle due parti collegate.
(3) Se vedete un 'meccanico' pulire un cuscinetto soffiandoci l'aria compressa, adesso sapete che è un *******. Primo perché l'operazione è pazzescamente pericolosa, poi perché ha quasi certamente rovinato il cuscinetto, facendolo ruotare senza carico.

[msb0ne]

Grazie a tutti per i contributi.

il limite a fatica non va superato

quindi il coefficiente di carico statico che senso ha ?

Si richiurci hai ragione, sopratutto la rumorosità potrebbe essere un problema.

L'applicazione non è certo critica, tuttavia mi piacerebbe avere le idee più chiare su questi parametri.

Grazie di nuovo.

il carico statico si riferisce a quando il cuscinetto è fermo, quando non lavora. A fatica intende quando lavora ed è ripetutamente in funzione attraverso cicli (per questo indica test di laboratorio nella descrizione). Da qui è intuitivo capire perché quello statico > quello a fatica. Sicuramente non lo userai ciclicamente come in un test di laboratorio, tuttavia ogni qualvolta viene utilizzato, diciamo che tale limite a fatica si abbassa mano a mano (a livello microscopico il materiale riceve stress, lesioni, fratture, ecc...). Per questo sarebbe utile calcolare il carico a fatica, in modo tale da rapportarlo col dato fornito dal produttore e quindi stabilire un buon margine di sicurezza affinchè il cuscinetto ti duri "a vita" :)

Inoltre fondamentale importanza, da cui dipendono anche tali parametri, è la correttezza del montaggio dei cuscinetti.

Per il resto direi che il post di venexian è più che esaustivo