Caratteristiche dei cuscinetti a rulli conici
Come suggerisce il nome, i cuscinetti a rulli conici sono cuscinetti a rulli, dove il termine “conico” si ispira alla forma dei rulli. Essi vengono utilizzati, tra l’altro, nei macchinari edili o agricoli, nella costruzione di veicoli, ad esempio nei cuscinetti ruote, ma anche nell’ingegneria meccanica in generale.
Nei cuscinetti a rulli conici, l’anello interno, l’anello esterno e i corpi volventi sono disposti in modo tale da formare un angolo che interseca l’asse dell’albero nello stesso punto. Questa disposizione inclinata produce una forza assiale e i corpi volventi teoricamente rotolano senza componenti di attrito radente. I cuscinetti a rulli conici offrono un vantaggio atipico rispetto ai cuscinetti a rulli in generale, in quanto possono supportare una combinazione di carichi radiali e assiali monodirezionali, sebbene sia necessario prestare attenzione a non applicare al cuscinetto un carico esclusivamente assiale.
Poiché l’angolo di contatto dei cuscinetti a rulli conici può essere specificato individualmente, essi possono supportare diverse combinazioni di carico radiale-assiale. Supportano carichi elevati e vengono solitamente utilizzati in coppie, nel qual caso il gioco o il precarico del cuscinetto possono essere regolati a seconda delle esigenze.
Rispetto ai cuscinetti a sfere, ma anche ai cuscinetti a rulli cilindrici, i cuscinetti a rulli conici hanno velocità limite inferiori, poiché sul bordino si verifica un attrito aggiuntivo a causa della progettazione e dell’utilizzo di un precarico. Inoltre, a causa dell’elevato attrito i cuscinetti a rulli conici richiedono una maggiore lubrificazione rispetto alle altre tipologie di cuscinetti; pertanto, di solito viene utilizzata una complessa lubrificazione a olio. Sono anche caratterizzati da manipolazione e montaggio difficoltosi e relativamente costosi.
Senza entrare troppo nel dettaglio, va detto che per i cuscinetti a rulli conici esistono tre diversi sistemi di marcatura con strutture diverse. Oltre alle dimensioni metriche (Europa e Asia) e in pollici (USA), esiste la serie J, che è un mix degli altri due sistemi. Nel sistema metrico, i cuscinetti a rulli conici possono essere identificati dalla designazione del cuscinetto che inizia con 3. Come per altre tipologie di cuscinetti volventi, i dati successivi riportano le informazioni sulla serie di larghezza e diametro, nonché sull’alesaggio. Le gabbie utilizzate nei cuscinetti a rulli conici sono principalmente progettate in lamiera d’acciaio, ma vengono utilizzate anche gabbie in plastica, soprattutto nei cuscinetti a rulli conici di piccole dimensioni. Questi ultimi vengono talvolta utilizzati nell’industria automobilistica. I cuscinetti a rulli conici di grandi dimensioni, invece, hanno solitamente gabbie in ottone.
| Serie di cuscinetti | Gabbia in lamiera d’acciaio, centrata sui rulli | Gabbia massiccia in acciaio, centrata sui rulli |
| 329…X | Fino a 80 | Da 84 |
| 329… | Fino a 80 | Da 84 |
| 320 X | Fino a 64 | —– |
| 320… | Fino a 68 (tranne 64) | 64, da 72 |
| 330… | Tutte | —– |
| 331… | Tutte | —– |
| 302… | Fino a 52 | 56-64 |
| 322… | Fino a 52, 60 | Da 56 (tranne 60) |
| 332… | Tutte | —– |
| 303… | 02-38 | Da 40 |
| 303…D | Fino a 24, 28 | 26, da 30 |
| 313…X | Fino a 24, 28 | 26, da 30 |
| 323… | Fino a 40 | 36, da 44 |
Le gabbie utilizzate nei cuscinetti a rulli conici sono solitamente centrate sui corpi volventi.
Disallineamento dei cuscinetti a rulli conici
Altro punto importante è sapere in che misura i cuscinetti a rulli conici possono essere soggetti a disallineamento, ovvero quanto l’angolo tra il cuscinetto e l’albero o l’alloggiamento può deviare da un angolo retto. Il disallineamento consentito dipende anche dalla disposizione dei cuscinetti. I cuscinetti a rulli sono generalmente molto sensibili al disallineamento perché i corpi volventi sono soggetti a carichi estremi in un punto, mentre l’area in un altro punto rimane completamente scarica. In questo contesto è opportuno menzionare il termine “corpo volvente”, inteso a significare che il corpo volvente ha una profilo ottimizzato per ottenere una distribuzione più equilibrata della forza su tutta la sua lungnezza.
| Disposizione dei cuscinetti | Disallineamento massimo consentito |
| Singolo | 0,0005 rad (0°1’43”) |
Dorso-dorso Disposizione (a O) | 0,0005 rad (0°1’43”) |
Faccia-faccia Disposizione (a X) | 0,0010 rad (0°3’26”) |
I cuscinetti con disposizione a X (faccia-faccia) sono adatti per i disallineamenti più elevati.
Bombatura
Per bombatura si intende una modifica dei corpi volventi con l’obiettivo di ridurre al minimo le sollecitazioni nell’area del bordo. Esistono diversi approcci per profilare i corpi volventi, lavorando con funzioni logaritmiche, ma anche con più raggi lungo il profilo. Oltre ai corpi volventi, anche le piste di rotolamento dei cuscinetti a rulli conici possono eventualmente essere profilate.
Cuscinetti a rulli conici a due corone
Vediamo ora due tipologie speciali di cuscinetti a rulli conici. Come nel caso dei cuscinetti a sfere a contatto obliquo, è possibile accoppiare tra loro due cuscinetti a rulli conici. Nei cuscinetti a rulli conici, i cuscinetti a due corone non sono contrassegnati con un 3, ma con un 4. Essi possono supportare forze in entrambe le direzioni assiali, con i corpi volventi montati nella disposizione a O (dorso-dorso) o nella disposizione a X (faccia-faccia).
Cuscinetti a rulli conici a quattro corone
Come per i cuscinetti a rulli cilindrici, esistono anche cuscinetti a rulli conici a quattro corone. Questi hanno la denominazione del cuscinetto E e sono costituiti da due anelli interni a due corone e due anelli esterni a due corone. I cuscinetti a quattro corone vengono utilizzati principalmente in applicazioni con carichi estremamente elevati, dove un cuscinetto a una corona sarebbe già da tempo sovraccarico.
I cuscinetti a rulli conici presentano quindi numerosi vantaggi e sono disponibili in un’ampia varietà di design. Per saperne di più su altri tipi di cuscinetti volventi, sono disponibili ulteriori informazioni anche sui cuscinetti a rullini, cuscinetti a rulli cilindrici o cuscinetti orientabili a rulli su conoscenzacuscinetti.it.
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