Appunti per l'esame di Costruzione di macchine

Come si montano più cuscinetti tra di loro?

Prendiamo questo esempio, questo potrebbe essere un motore elettrico, sul suo alberino in uscita posso attaccare ciò che mi pare, pulegge riduttori ecc. Poiché la variabilità delle utenze a valle di un motore elettrico è infinita, il progettista può garantire che il punto verde abbia una precisione di rotazione entro certi limiti dettati dalla natura del motore elettrico. Se ci metto una puleggia con una cinghia, quel punto DEVE RIMANERE FERMO, ma il motore disegnato da uno viene montato da un altro e usato da un altro. Dall'officina di montaggio a quella di utilizzo variano le condizioni ambiente e quindi anche la T sull'albero, e l'acciaio inevitabilmente dilata. Quindi, poiché abbiamo detto che il punto verde dove attacca l'utilizzatore sia fermo, noi monteremo questo maledetto albero, faremo in modo che dilati dove non rompe il cazzo, quindi darò un cuscinetto FISSO.

e uno latomobile che quindi potrà spostarsi, oppure introdurre un cuscinetto che non prende carico assiale che mi permette di montare entrambi gli anelli fermi e il corpo volvente può flottare nella sua pista di rotolamento senza fare danni. Nel caso in cui mi serva alta capacità di carico sulla parte anteriore posso usare in combo un cuscinetto a rulli e uno assiale ma questo è costituito da un montaggio con 4 contatti e con una luce radiale in modo che non subisca carico radiale. Il flotting assiale può essere realizzato se non ho spostamenti assiali troppo alti e possono avvenire dentro il cuscinetto posso usare un cuscinetto a rulli altrimenti il movimento deve avvenire tra il cuscinetto e la sua sede dovrò quindi montare il cuscinetto con gioco assiale senza spallamenti assiali e gioco radiali che permetta il flottaggio. Si possono in alternativa realizzare 2 cuscinetti flottanti con spallamento estremo, tipico dei riduttori ed altre.configurazioni: Vediamo questa slide per le opzioni di montaggio dei conici SECONDA PARTE DEI CUSCINETTI VOLVENTI LUBRIFICAZIONE DEI CUSCINETTI Può essere effettuata sia con grasso che con olio, il primo permette di effettuare controlli più saltuari (operazioni di grassaggio) che consistono semplicemente nel rifornimento di lubrificante, inoltre rispetto a quella ad olio si usa una sostanza più viscosa per cui la lubrificazione è trattenuta rispetto alla gravità in modo migliore in caso di alberi inclinati o verticali. Ha lo svantaggio di aumentare le temperature specialmente se le velocità di lavoro sono elevate, infatti in generale il grasso si usa su macchine a bassa velocità. Quando queste aumentano a livelli medi alti si deve usare l'olio, inoltre il grasso deve occupare il 30-50% del volume del cuscinetto. Invece nelle immagini si vedono due diverse tipologie di lubrificazione con olio: quella a sx è a "bagno".

“d'olio” ampiamente usata per esempio nei riduttori di velocità, con questa modalità si fain modo che nella parte bassa del carter ci sia una certa quantità di lubrificante (a quota bassa)così che la lubrificazione avvenga per trascinamento o sbattimento (l’olio si insinua negli elementirotanti e li bagna venendo così portato a giro su tutto il cuscinetto o ruota dentata), ma questometodo non garantisce che l’olio arrivi nei punti più delicati. Quando si vuole che ciò avvenga siusa la lubrificazione forzata, immagine a dx, dove si adopera un serbatoio che a valle ha un filtroattraverso il quale passa l’olio che ha appena lubrificato la macchina, una pompa (il cerchio giallo)lo aspira e lo manda in una specifica regione dove degli ugelli permettono che l’olio arrivi nellezone critiche. Per gravità o con una seconda pompa l’olio cade e rifinisce nel serbatoio.MONTAGGIO DI CUSCINETTI ED

Il modo più comune per montare cuscinetti è quello isostatico dove, se si ha un albero sostenuto da due cuscinetti, si fa in modo che uno funga da vincolo radiale ed assiale e l'altro solo da vincolo radiale. Nei due disegni si hanno due alberi supportati entrambi da due cuscinetti che realizzano uno schema cerniera/carrello, ovvero il cuscinetto a sx cerniera e quello a dx carrello. Questo si nota grazie al fatto che il cuscinetto di sx è completamente bloccato, in particolare l'anello interno è poggiato a destra sullo spallamento, mentre a sinistra è tenuto da una ghiera (a sua volta bloccata da una rosetta a dentini pieghevoli), sull'anello esterno si ha un bloccaggio tra siegel a destra e un tappo a sx serrato con viti. Situazione analoga nel cuscinetto di sinistra del disegno a destra. Nei cuscinetti a destra del disegno di sinistra vediamo che l'anello interno è bloccato tra uno spallamento e un siegel mentre

L'anello esterno è libero, infatti il carter è lavorato in modo da avere una sede cilindrica più grande della larghezza dell'anello esterno, in questo modo esso risulta bloccato sull'albero ma non sulla cassa. Questo montaggio incerto lascia un gioco al cuscinetto e quindi spostamenti a destra e sinistra che hanno numerosi vantaggi in quanto permettono di tollerare difetti e piccoli errori di lavorazione (questo tipo di montaggio non richiede tolleranze, per esempio sulla lunghezza dell'albero) poiché anche piccole dilatazioni termiche o realizzazione di alberi troppo lunghi sono compensati dallo spostamento del cuscinetto.

Nella soluzione a dx vediamo un cuscinetto a rulli il quale permette un movimento assiale tra gli anelli, infatti l'anello interno non ha spallamenti che impediscano movimenti relativi tra anello e rullo, cosa che invece accade rispetto all'anello esterno (ricorda che i rulli sono tenuti in posizione dalle gabbie).

Quindi il cuscinetto è completamente bloccato (poiché l'anello esterno sta tra untappo e un siegel mentre quello interno tra uno spallamento e un siegel), in questo modo gli anelli sono bloccati e non possono spostarsi su albero o cassa, ma è il cuscinetto che internamente permette lo scorrimento, perciò da un punto di vista vincolare è identico a quello prima. Come già detto però a parità di dimensioni un cuscinetto a rulli ha una capacità di carico maggiore di uno a sfere. Vediamo nel dettaglio come si montano gli anelli dei cuscinetti: la regola è che gli anelli soggetti a carico rotante devono sempre essere montati con forzamento nella sede ed essere bloccati così da impedire moto relativo tra anello e parte rotante. L'anello che invece non ruota può essere lasciato libero e quindi con un accoppiamento incerto, tornando ai disegni prima si capisce come mai (nel disegno sx, cuscinetto a dx)l'anello interno sia bloccato assialmente mentre è libero quello esterno. Poiché è l'albero che ruota avremmo avuto il montaggio opposto se quello rotante fosse stato quello esterno. Quando si usano invece cuscinetti di vincolo assiale come quelli di sx dei disegni, è necessario bloccare completamente gli anelli. Ci sono però le eccezioni, infatti i cuscinetti obliqui (sia a sfere che rulli conici) sono usualmente bloccati su un solo lato, ma questo discorso sarà ripreso più avanti. Nel caso di cuscinetti a rulli, internamente labile, si bloccano entrambi gli anelli. Nei montaggi in opposizione si blocca assialmente un solo anello. Infine, è bene dire che il solo accoppiamento con interferenza non garantisce il bloccaggio del cuscinetto in senso assiale, se voglio che un cuscinetto funga da cerniera, non posso basarmi solo sull'interferenza. Possiamo infine parlare del disallineamento delle sedi. Se immagino due sedi nonperfettamente allineate (per esempio due supporti posti a una certa distanza, indipendenti, i cui fori non sono stati fatti contemporaneamente e che quindi non garantiscono coassialità) non posso usare cuscinetti di tipo rigido. Quelli rappresentati nel disegno sono quattro cuscinetti di tipo rigido: uno a corona di sfere in alto a sx, girando in senso orario abbiamo poi uno assiale a una corona di sfere, un cuscinetto radiale a una corona di rulli e infine uno obliquo a rulli (detto anche cuscinetto a rulli conici). Bene, nessuno di essi tollera un disallineamento, poiché nel caso si verificasse ci ritroveremmo nelle situazioni riportate nei disegni: nel primo caso il cuscinetto è sottoposto a una coppia che può sgabbiarlo e romperlo, nel caso assiale tutto il carico si scarica su un solo corpo volvente, nel caso dei coni invece di avere contatto contemporaneo ideale di tutti i coni sulla generatrice si ha che poggia un solo cono (o un numero basso) e non su tutta la generatrice.generatrice ma su una sua piccolaporzione generando così pressioni molto elevate, stessa cosa nell'ultimo caso. Se il cuscinetto accoglie un albero o viene accolto in una sede (disegno in basso) è bene evitarediscontinuità con montaggi scorretti: - Nel disegno a sx si ha che sull'albero inizia un profilo scanalato che termina sotto lasuperficie di appoggio del cuscinetto, in tal caso è mandatorio riprogettare l'alberoprolungandolo e "spostando" lo scanalato così che termini prima dell'inizio del cuscinetto; - Il secondo disegno riguarda il gioco tra cappello e carter inferiore, la piccola fessuraimpedisce che l'anello esterno sia sostenuto in modo adeguato; - L'ultimo disegno rappresenta un montaggio doppiamente scorretto poiché l'anello internosostiene un albero che termina prima della fine del cuscinetto e soprattutto il cuscinettopoggia metà sulla cassa e metà sul tappo e.

Questo è un errore gravissimo, il cuscinetto deve sempre essere completamente tenuto sulla cassa così che il tappo possa funzionare come elemento di chiusura e bloccaggio assiale.

Continuando con altri disegni sui bloccaggi vediamo nelle raffigurazioni a sx dei montaggi, sempre cerniera/carrello ovviamente, dove ora è il cuscinetto di sx a fare da carrello poiché l'anello esterno è libero di scorrere sulla sede mentre quello interno è montato con interferenza sull'albero e bloccato assialmente. Nella soluzione accanto vediamo il montaggio che regge le spinte assiali cioè con entrambi gli anelli bloccati.

Nella terza soluzione si ha una sede realizzata con leghe più leggere, in questo caso non è opportuno montare il cuscinetto nella sede, quindi si ricorre a una bussola in ghisa (elemento a Z), ovvero l'elemento sotto l'anello interno che riduce la pressione sulla cassa in lega leggera e quindi evita deformazioni.

Nuovamente rivediamo la soluzione numero quattro con cuscinetto libero di muoversi e completamente bloccato dall'altra parte.