Comprendere i danni ai cuscinetti – Cause, modalità di guasto e prevenzione

I cuscinetti a rulli sono componenti robusti e affidabili nell’ingegneria meccanica e nella costruzione di macchine personalizzate. In determinate condizioni, tuttavia, possono verificarsi danni ai cuscinetti, elementi della macchina ampiamente utilizzati, di solito causati da un comportamento insolito durante il funzionamento. Nel peggiore dei casi, i danni ai cuscinetti possono causare un guasto completo dei cuscinetti volventi, con conseguenti tempi di fermo indesiderati. Pertanto, è importante rilevare precocemente i primi segni di danni ai cuscinetti volventi e rimediare alle loro cause. In questo articolo, parleremo dei sintomi del danno al cuscinetto, delle sue cause e delle modalità tipiche di guasto.

Come si verificano i danni ai cuscinetti?

I danni ai cuscinetti possono essere causati da una serie di cause, alcune delle quali sono dovute a usura e montaggio errato. Tuttavia, i danni ai cuscinetti spesso si verificano a causa di un design errato durante la fase di progettazione, che può portare a un sovraccarico del cuscinetto. Oltre all’installazione difettosa e al sovraccarico, la contaminazione e la lubrificazione insufficiente o addirittura mancante sono i motivi tipici per cui i cuscinetti si guastano.

In ogni caso, è necessaria un’esame approfondito delle cause in caso di danni ai cuscinetti al fine di garantire la longevità e la sicurezza dell’applicazione. I cuscinetti danneggiati non devono essere ispezionati in completo isolamento. I componenti circostanti possono essere influenzati negativamente dal comportamento di funzionamento disturbato del cuscinetto o possono anche essere una potenziale causa del danno al cuscinetto.

Quali sintomi possono essere utilizzati per identificare i danni ai cuscinetti?

I danni ai cuscinetti possono essere generalmente riconosciuti dal graduale cambiamento del comportamento operativo. A seconda dell’ambiente operativo e dell’applicazione, i danni ai cuscinetti possono essere notati come sintomi diversi.

Molto spesso, i danni ai cuscinetti possono essere rilevati da rumori operativi insoliti. I rumori bruschi o irregolari sono una chiara indicazione di danni. Il rumore dei cuscinetti è spesso causato da una lubrificazione inadeguata o inadeguata. Tuttavia, anche carichi eccessivi ed errori di installazione dei cuscinetti possono essere motivo di rumore dei cuscinetti.

Se i cuscinetti sono accessibili o visibili dall’esterno, il danno può essere notato anche dal loro funzionamento irregolare. Il funzionamento irregolare o impreciso può essere causato da urti, vibrazioni, ma anche dallo sporco. Un altro sintomo di danno al cuscinetto è rappresentato dalle temperature eccessive. Temperature eccessive nel cuscinetto possono generalmente essere attribuite a un maggiore attrito. Tuttavia, anche una quantità eccessiva o elevata di lubrificante, sovraccarichi o errori di installazione possono aumentare la temperatura del cuscinetto.

In linea di principio, i cuscinetti devono essere ispezionati per verificare la presenza di questi sintomi durante le ispezioni di routine al fine di evitare danni ai cuscinetti volventi e per contrastare preventivamente eventuali tempi di fermo risultanti dall’applicazione.

Quali sono le modalità di guasto tipiche?

Ogni tipo di danno ha le proprie caratteristiche e modalità di guasto. In base alle modalità di guasto, è possibile trarre conclusioni sulle cause del difetto e avviare contromisure appropriate. I danni tipici ai cuscinetti, ad esempio, includono usura, corrosione, intaccature, brunitura e flusso di corrente. I cuscinetti danneggiati o guasti spesso presentano una combinazione di danni diversi.

Di seguito, alcune delle modalità di guasto più comuni, le loro caratteristiche e le possibili cause vengono esaminate più dettagliatamente ed evidenziate con esempi.

Danno al cuscinetto dovuto all’usura

L’usura comprende danni superficiali causati da attrito scorrevole sui corpi dei rulli, sulle superfici dei perni di banco o sulle facce delle estremità, tra le altre cose. In caso di cuscinetti a rotolamento, in circostanze normali non si nota alcuna usura evidente. Tuttavia, può verificarsi usura se il cuscinetto viene a contatto con particelle estranee o se la lubrificazione è insufficiente. Anche le vibrazioni sui cuscinetti fissi possono causare usura.

Piccole particelle come l’abrasione del metallo possono causare usura sulle piste, sui corpi mobili e sulla gabbia del cuscinetto, il che a sua volta rende le superfici opache. La granulazione e il tipo di particelle determinano il grado di opacizzazione. Ad esempio, uno scolorimento verdastro del grasso per cuscinetti può indicare abrasione sulla gabbia in ottone. Altri segni di usura possono essere piccole rientranze sulle piste. Tra le altre cose, ciò è dovuto alla mancanza di pulizia durante l’installazione, a guarnizioni inefficaci o a lubrificanti contaminati.

Se è presente troppo poco lubrificante o quest’ultimo perde la sua lubrificazione, non può formarsi una pellicola lubrificante sufficientemente vitale. Ciò porta al contatto metallo-metallo tra i corpi mobili e le piste. Quando il lubrificante è completamente consumato, la temperatura aumenta significativamente. Di conseguenza, l’acciaio indurito dei cuscinetti volventi perde la sua durezza e le superfici scoloriscono. In casi estremi, la temperatura può aumentare a tal punto che il cuscinetto si blocca. Se la pellicola lubrificante è mancante e ciò porta al contatto metallo-metallo tra corpi e piste di rotolamento, le vibrazioni possono causare piccoli movimenti tra corpi volventi e anelli di corsa. Ciò a sua volta può far sì che piccole particelle rompano le superfici. Nel tempo, ciò crea depressioni dove la ruggine spesso si sviluppa a causa dell’ossidazione delle particelle staccate.

Danno al cuscinetto dovuto ad ammaccature nelle piste

Le ammaccature o l’infossamento nelle superfici dei cuscinetti si verificano quando vengono applicati carichi elevati a un cuscinetto fisso o quando corpi estranei entrano nel cuscinetto. Tuttavia, anche un sovraccarico dovuto a un’installazione non corretta può causare rientranze.

Se particelle estranee penetrano nel cuscinetto e vengono inserite nelle piste dai corpi mobili, possono verificarsi ammaccaccature. Oggetti estranei e altre particelle di sporco possono rimanere nel cuscinetto a causa di una pulizia iniziale insufficiente o della mancanza di pulizia dopo i processi di lavoro. Se i cuscinetti sono sotto carico e vibrano per un periodo di tempo più lungo, possono formarsi i cosiddetti segni di inattività. Tipici delle marcature per inattività sono le impronte uniformi distribuite sulla pista alla distanza dei corpi mobili. I carichi di picco dovuti a urti o sovraccarico statico possono anche portare a depressioni nelle piste che si manifestano anche come rientranze alla distanza dei corpi mobili. Le modalità di guasto spesso derivano da una forza eccessiva su uno degli anelli di corsa durante il montaggio e lo smontaggio.

Poiché i contorni delle rientranze sono sottoposti a una grande sollecitazione ogni volta che si verifica un rotolamento dopo la pressione causata da corpi estranei, possono verificarsi i cosiddetti scoppi. Questi possono propagarsi sull’intera pista in una modalità di rotolamento a V. Maggiore è la definizione del contorno dell’impronta (ad es. per i minerali duri) e maggiore è il carico, maggiore è la probabilità di ulteriori scoppi e guasti ai cuscinetti.

Danno al cuscinetto dovuto a corrosione

La corrosione è una delle modalità di guasto dei cuscinetti più grave. Si verifica in condizioni operative in cui umidità o mezzi aggressivi entrano in contatto con il cuscinetto e il lubrificante non può più proteggere le superfici del cuscinetto.

La corrosione dovuta all’umidità (ruggine) si forma in modo irregolare attraverso il cuscinetto sotto forma di segni arrugginiti di colore marrone. Inoltre, tempi di fermo prolungati causano spesso ruggine alla distanza degli elementi di rotolamento. I danni da corrosione dovuti all’umidità si verificano a causa di conservazione inadeguata, condensa dovuta a fluttuazioni di temperatura, ma anche a tenuta inadeguata e dischi di copertura difettosi.

Oltre all’umidità, mezzi aggressivi possono anche causare danni da corrosione ai cuscinetti. Pertanto, è importante prendere in considerazione i materiali operativi a contatto con il cuscinetto durante la progettazione ed eseguire la manutenzione solo con i detergenti approvati. Il colore dei difetti è solitamente diverso e sono causati da errori di tenuta o dal contatto con sostanze chimiche aggressive o lubrificanti inadatti.

Altri tipi di danni ai cuscinetti

Sui cuscinetti volventi in ambienti che trasportano corrente (ad es. nei motori elettrici o durante la saldatura), il flusso di corrente attraverso il cuscinetto può causare danni al materiale termico. Tali modalità di guasto solitamente si concretizzano in cavità o increspature sul cuscinetto e sono formate in corrispondenza dei punti di contatto delle parti volventi. Questa forma di danno al cuscinetto può estendersi sull’intera superficie del cuscinetto.

I danni ai cuscinetti dovuti a una lubrificazione impropria sono un problema comune che può compromettere significativamente le prestazioni dei cuscinetti e la loro durata. Troppo lubrificante può essere dannoso così come troppo poco. Il riempimento eccessivo porta a una maggiore resistenza nel cuscinetto, che a sua volta porta a una generazione di calore eccessiva. Questo calore può compromettere la lubrificazione del lubrificante e causare il deterioramento dei componenti del cuscinetto. Al contrario, la mancanza di lubrificante comporta un aumento dell’attrito tra le parti mobili del cuscinetto. Ciò comporta un’usura eccessiva, una maggiore generazione di calore e, in ultima analisi, un guasto prematuro dei cuscinetti. Acqua, polvere e altri contaminanti possono contaminare i lubrificanti e ridurne la lubrificazione. Inoltre, i lubrificanti perdono la loro efficacia nel tempo. I vecchi lubrificanti possono perdere le loro proprietà di lubrificazione, con conseguente aumento dell’usura e guasti ai cuscinetti.

Le tensioni nell’orientamento di montaggio influenzano la pista nella misura in cui l’usura non uniforme diventa evidente. Il tipo di tensione presente è decisivo. La sollecitazione radiale su un cuscinetto a sfere, come un interstizio troppo stretto, può manifestarsi sotto forma di tracce circonferenziali su entrambi gli anelli del cuscinetto. Le modalità di guasto sui cuscinetti a sfere a causa di sollecitazioni ovali, invece, sono distinguibili da una maggiore usura delle superfici di corsa opposte, mentre le parti intermedie hanno un’usura significativamente inferiore. Un esempio potrebbe essere un anello esterno sollecitato da carichi di compressione radiale. Le cause di stress possono spesso essere riscontrate nella deformazione dei cuscinetti o dei componenti circostanti. Anche la selezione inadeguata di un cuscinetto rispetto alle forze d’azione dell’applicazione può essere la causa della tensione.

Come si possono prevenire i danni ai cuscinetti?

In generale, i cuscinetti volventi selezionati con cura raggiungono la durata prevista. Ciononostante, errori spesso evitabili portano a un’usura prematura di questi cuscinetti. Questi difetti prematuri di solito non derivano dalla fatica del materiale, ma sono dovuti a una serie di difetti:

• Errore di montaggio
• Gestione difettosa
• Lubrificazione insufficiente
• Ingresso di corpi estranei
• Eccessivo sviluppo di calore.

Al fine di adottare misure efficaci contro tali guasti, è necessario un esame approfondito della modalità di guasto, del tipo di guasto e delle potenziali cause. Ciò richiede una conoscenza accurata di tutte le condizioni pre- e post-fallimento pertinenti, comprese applicazioni specifiche, condizioni operative e ambiente. L’implementazione di contromisure di successo può in gran parte prevenire problemi simili in futuro.

Pertanto, i potenziali rischi di danni e guasti ai cuscinetti devono essere già presi in considerazione quando si selezionano i cuscinetti e si determinano le specifiche. Ad esempio, in caso di dubbi, i cuscinetti non riparabili (permanentemente ingrassati) devono essere preferiti rispetto ai cuscinetti rilubrificati. Inoltre, il materiale del cuscinetto e il lubrificante devono corrispondere alla capacità del cuscinetto, ai carichi statici e dinamici, alle temperature previste e ai supporti ambientali a contatto con il cuscinetto.

MISUMI offre una selezione completa di cuscinetti volventi configurabili singolarmente e di alta qualità. Inoltre, è necessario osservare sempre le specifiche del produttore del cuscinetto e del fornitore del lubrificante. Il corretto montaggio e la regolare ispezione e manutenzione aiutano a mantenere i cuscinetti volventi a lungo e un alto livello di sicurezza nella vostra applicazione.

Nella moderna gestione della produzione, il monitoraggio delle posizioni dei cuscinetti può essere eseguito anche mediante monitoraggio del rumore (microfono), analisi della frequenza o analisi delle vibrazioni. Il principio di funzionamento si basa sulla determinazione di emissioni sonore eccessive o sull’esame delle frequenze di danno specifiche dei cuscinetti a sfere, che indicano danni ai cuscinetti interessati. Questi sistemi sono disponibili per i professionisti e sono direttamente integrati nel controllo della produzione. Tuttavia, è anche possibile utilizzare test appropriati indipendentemente dal controllo della produzione come parte della manutenzione o della manutenzione preventiva. MISUMI offre i seguenti strumenti di misura per il monitoraggio: Misuratore vibrazioni e stroboscopio industriale (monitora le vibrazioni durante il funzionamento).