Se avete già letto i capitoli sui cuscinetti a sfere a contatto obliquo o sui cuscinetti a rulli conici, siete certamente già entrati in contatto con diversi tipi di disposizioni dei cuscinetti. Nello specifico si tratta della disposizione dei corpi volventi in cuscinetti a più corone o accoppiati. Esistono tre tipi principali: disposizioni a O, X e tandem.
La disposizione a O, X e tandem riguardano il modo in cui diversi cuscinetti sono disposti l’uno rispetto all’altro. Se osservate gli angoli di contatto dell’applicazione della forza nei disegni tecnici e li schematizzate ulteriormente nella vostra mente, noterete che assumono una forma a O nella disposizione a O e – sorpresa! – una forma a X nella disposizione a X. La disposizione tandem può essere visualizzata nella misura in cui gli angoli di contatto nel disegno lavorano nella stessa direzione. Inoltre, la bicicletta tandem può aiutare ad associarne il significato. Prima di leggere le caratteristiche specifiche, bisogna sapere che esistono diversi nomi per le varie disposizioni.
| Nome | Abbreviazione | Descrizione |
| Disposizione a O | DB | Dorso-dorso |
| Disposizione a X | DF | Faccia-faccia |
| Disposizione tandem | DT | Tandem |
Per semplicità, nel testo si utilizzano solo le disposizioni a O, X e tandem.
Disposizione a O
Cominciamo con la disposizione a O, rispondendo alle domande su cosa può fare e quando si dovrebbe utilizzare. Nel capitolo sui cuscinetti regolati, è già stato menzionato che i cuscinetti a sfere a contatto obliquo e i cuscinetti a rulli conici possono essere “regolati” per formare una disposizione a O. Ciò significa che oltre a elevati carichi radiali, possono essere assorbite anche forze assiali provenienti da entrambe le direzioni.
Per spiegare quando utilizzare la disposizione a O, si può fornire il seguente esempio: in un’applicazione sono stati precedentemente utilizzati due cuscinetti radiali rigidi a sfere 6212, ma ora è necessario un supporto più rigido dell’albero. Qual è il modo migliore di procedere? Nel disegno si vedono due cuscinetti a sfere a contatto obliquo. Occorre utilizzare il valore a, che indica la luce di supporto. Per un cuscinetto a sfere a contatto obliquo 7212 (angolo di contatto di 30°) il valore è a = 36 mm. Per un cuscinetto a sfere a contatto obliquo 7212B (angolo di contatto di 40°) il valore è a = 47,5 mm. In confronto, il cuscinetto radiale rigido a sfere 6212 utilizzato in precedenza ha solo una luce di 11 mm (metà della larghezza del cuscinetto). Se i due cuscinetti radiali rigidi a sfere 6212 vengono ora sostituiti con cuscinetti a sfere a contatto obliquo 7212B, si ottiene una luce di supporto notevolmente maggiore e di conseguenza, anche in un supporto più rigido dell’albero.
Di seguito verranno discussi i tre effetti di temperatura che esistono nella disposizione a O e il cosiddetto picco del cono di rotolamento R. Quest’ultimo è visibile nei tre casi di studio illustrati.
OK, e cosa significa? Il cuscinetto è stato progettato e ora sono stati calcolati i disallineamenti, la flessione dell’albero, le correzioni degli ingranaggi, ecc. Tuttavia, se non si è tenuto conto degli effetti della temperatura, le conseguenze possono essere gravi. Nel peggiore dei casi, il risultato può essere il danneggiamento del cuscinetto. Se ciò dovesse verificarsi nella pratica, è consigliabile contattare il produttore del cuscinetto per ricevere assistenza.
Oltre ai cuscinetti a sfere a contatto obliquo ad una corona, che possono essere disposti a O, esistono, ad esempio, anche cuscinetti a sfere a contatto obliquo a due corone. Questi vengono forniti con disposizione a O e hanno un anello esterno e un anello interno comuni. Il vantaggio di questi cuscinetti è la loro larghezza.
Un cuscinetto 7200B (B = angolo di contatto di 40°), ad esempio, ha una larghezza di 9 mm, quindi la disposizione a O ha una larghezza del cuscinetto di 18 mm. Il cuscinetto a sfere a contatto obliquo a due corone 5200S ha una larghezza complessiva di 14,3 mm con lo stesso alesaggio e diametro esterno ed è quindi più stretto nella progettazione. Tuttavia, i coefficienti di carico sono inferiori rispetto ai cuscinetti a sfere a contatto obliquo ad una corona, per cui è necessario trovare un compromesso. Inoltre sono disponibili anche cuscinetti a rulli conici a due corone.
Disposizione a X
I cuscinetti a sfere a contatto obliquo e i cuscinetti a rulli conici con corpi volventi disposti a X possono supportare forze assiali in entrambe le direzioni oltre a carichi radiali elevati (come nel caso della disposizione a O). I cuscinetti con disposizione a X hanno una luce di supporto minore tra i punti di applicazione del carico rispetto ai cuscinetti con disposizione a O. Le direzioni del carico si intersecano sull’asse dell’albero, motivo per cui i cuscinetti con questa disposizione hanno una rigidezza flessionale inferiore. Allo stesso tempo, la disposizione a X ha una minore rigidezza al disallineamento, il che significa che accetta disallineamenti maggiori.
Che dire degli effetti della temperatura?
A differenza della disposizione a O, qui esiste una sola possibilità: una differenza di temperatura tra l’anello interno e l’anello esterno porta ad una riduzione del gioco o ad un aumento del precarico nei cuscinetti. La misura in cui questi effetti sono critici per la disposizione dei cuscinetti può essere determinata da valori empirici o attraverso test approfonditi e costosi. In pratica, è possibile evitare test costosi chiedendo consiglio al produttore dei cuscinetti.
Disposizione tandem
A volte una semplice disposizione a O oppure a X non è sufficiente (ad esempio a causa della ridotta durata operativa o rigidità).
In questi casi, si aggiungono uno o due cuscinetti ad una disposizione a O (vedi illustrazione dei cuscinetti del mandrino di una fresatrice CNC). I due cuscinetti a sinistra sono in tandem. La disposizione di cuscinetti illustrata è quindi denominata disposizione a O tandem. A differenza delle disposizioni a O oppure a X “semplici”, queste disposizioni tandem possono supportare un carico assiale maggiore in una direzione (agendo da sinistra a destra nella figura). Ciò riduce la deflessione assiale rispetto alla disposizione a O semplice.
Per quanto riguarda gli effetti della temperatura, valgono le stesse regole della disposizione a O e X.
Per alcune applicazioni (in particolare per i cuscinetti delle macchine utensili), sono necessari più cuscinetti per “assorbire” le forze agenti e per ottenere le proprietà desiderate (durata operativa, rigidità, ecc.). Questo è il motivo per cui si incontrano anche diverse combinazioni di singoli cuscinetti. Per non dover scrivere ogni volta designazioni lunghe e quasi complicate come la disposizione Tandem-O oppure Tandem-O-Tandem, il tutto viene abbreviato con le iniziali (come nella disposizione a O e X).
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