Costruire casi di carico affidabili per cuscinetti di rotazione combinando forza assiale, forza radiale, momento ribaltante, servizio ed effetti dinamici prima della selezione del modello.
Un cuscinetto di rotazione deve essere selezionato sulla base di casi di carico operativi completi, non di un unico valore massimo. Il cuscinetto trasmette simultaneamente forza assiale, forza radiale e momento ribaltante tra due strutture. Queste componenti variano al variare di braccio, carico utile, contrappeso, direzione del vento o assetto della macchina; pertanto la condizione con il maggiore carico sollevato non è automaticamente quella determinante per la selezione.
Questa guida spiega come trasformare geometria della macchina e servizio operativo in una tabella tracciabile dei casi di carico. Integra la più ampia guida alla selezione della struttura del cuscinetto di rotazione e fornisce i dati necessari prima che un modello candidato venga verificato su un diagramma statico dei carichi limite.
Partire da un diagramma di corpo libero riferito all'asse di rotazione
Disegnare la sovrastruttura rotante e collocare il punto di riferimento al centro del cuscinetto. Indicare ogni massa, carico utile, reazione dei cilindri, forza del vento e forza esterna di processo con la relativa distanza da tale punto. Scomporre le forze nelle direzioni assiale e radiale del cuscinetto. La somma delle componenti verticali costituisce il carico assiale risultante, mentre le componenti orizzontali formano il carico radiale. Ogni forza moltiplicata per il proprio braccio perpendicolare contribuisce al momento ribaltante.
Mantenere coerenti le convenzioni dei segni. Un contrappeso può ridurre il momento in un orientamento e aumentare quello inverso in un altro. Registrare se il carico assiale agisce in compressione o sollevamento e se il momento si inverte. Il servizio alternato influenza zone di contatto di rulli o sfere, bulloni e fatica anche quando i picchi numerici sembrano simili.
- Fa: forza assiale risultante lungo l'asse del cuscinetto.
- Fr: forza radiale risultante nel piano del cuscinetto.
- Mk: momento ribaltante risultante rispetto al centro del cuscinetto.
- T: coppia dell'azionamento trasmessa dalla dentatura o da un'altra interfaccia di azionamento.
Creare combinazioni di carico simultanee
Non inserire nella stessa riga il massimo Fa, il massimo Fr e il massimo Mk, a meno che si verifichino realmente nello stesso momento. Calcolare invece le combinazioni per carico nominale, raggio massimo, raggio minimo, accelerazione, frenata, arresto di emergenza, vento, trasporto e condizioni di sopravvivenza in sosta. Per gru e piattaforme, un carico utile ridotto al massimo sbraccio può generare un momento ribaltante superiore a quello prodotto dal carico nominale a un raggio inferiore.
Aggiungere a ogni riga lo stato di movimento e la quota temporale. Un caso statico di sopravvivenza può governare la sicurezza rispetto alla deformazione permanente, mentre un caso di lavoro ripetuto a carico inferiore governa la fatica da contatto volvente. Se la macchina opera su pendenze, stabilizzatori, una nave o un telaio flessibile, includere assetto e condizione di supporto che modificano la reazione all’interfaccia di rotazione.
Applicare i fattori di servizio senza perdere i dati originali
I metodi di selezione del produttore applicano normalmente un fattore di applicazione o di servizio per tenere conto di urti, severità operativa e incertezza. Conservare nel foglio sia i valori calcolati sia quelli fattorizzati. Il fattore deve corrispondere al tipo di apparecchiatura e alla definizione di servizio utilizzati dal fornitore del cuscinetto selezionato; un valore copiato da un altro catalogo non è automaticamente trasferibile.
Riportare ogni combinazione fattorizzata sul diagramma dei carichi statici limite del cuscinetto candidato. Il punto deve rimanere all’interno sia della curva della pista di rotolamento sia della curva dei bulloni, in base alle ipotesi dichiarate di montaggio e precarico. Un punto che supera la verifica della pista ma oltrepassa la curva dei bulloni non costituisce una selezione accettabile. Giunto, supporto e cuscinetto devono essere verificati come un unico sistema.
Distinguere la sicurezza statica dalla vita utile
La verifica statica limita la deformazione permanente delle piste di rotolamento e l’apertura del giunto nelle condizioni più severe. La verifica a fatica valuta invece i carichi ripetuti nel tempo. Costruire lo spettro di vita utilizzando livelli di carico rappresentativi, velocità di rotazione, angolo di oscillazione, numero di cicli e durata. Rotazione continua completa e oscillazioni ripetute di piccolo angolo non lubrificano né caricano la pista nello stesso modo.
Se rigidezza o posizionamento sono critici, aggiungere un requisito di deformazione ammissibile a un carico definito. La stessa dimensione nominale può comportarsi diversamente con gioco normale, gioco ridotto o precarico. La guida alla selezione dei cuscinetti a rulli incrociati spiega perché il gioco e la deformazione di montaggio devono essere inclusi in tale decisione.
Che cosa deve fornire il foglio di calcolo tecnico
Un foglio di calcolo verificabile mostra geometria, unità, convenzione dei segni, ipotesi, combinazioni calcolate, fattori applicati e origine di ciascun fattore. Identifica quale punto governa la pista di rotolamento, quale governa i bulloni e quale governa la vita. Mantiene inoltre separata la coppia di azionamento dal momento ribaltante, evitando di confondere i carichi sui denti con la capacità del cuscinetto rispetto al ribaltamento.
- Approvare il diagramma di corpo libero e il sistema di coordinate della macchina.
- Calcolare tutte le combinazioni simultanee per condizioni operative e di sopravvivenza.
- Applicare fattori di servizio documentati e conservare i valori non fattorizzati.
- Verificare le curve limite della pista di rotolamento e dei bulloni per ogni punto.
- Completare le verifiche di fatica, rigidezza, dentatura e interfaccia di montaggio prima del rilascio.
FAQ
Posso selezionare un cuscinetto di rotazione basandomi solo sul carico assiale?
No. Forza assiale, forza radiale e momento ribaltante agiscono insieme e devono essere verificati come combinazioni simultanee.
Quale caso di carico della gru è normalmente determinante?
Non esiste una risposta universale. Massimo sbraccio, vento, frenata, momento inverso o condizione di sopravvivenza a macchina parcheggiata possono governare al posto del massimo carico utile.
Il superamento del diagramma statico conferma la vita utile?
No. Sicurezza statica e fatica da contatto volvente sono verifiche separate basate su parti differenti del profilo di servizio.
Riferimenti tecnici
Per una verifica basata sul disegno, inviare a MERYDOM l'applicazione, i casi di carico, le dimensioni e la documentazione richiesta. La selezione finale e le istruzioni di servizio devono seguire il disegno approvato e i requisiti del costruttore dell’attrezzatura.
