Elementi per il fissaggio dei cuscinetti assiali

In molte applicazioni industriali e meccaniche, i cuscinetti sono componenti critici che forniscono un movimento riproducibile e a basso attrito tra parti in movimento, alberi o assi. A seconda della posizione e della funzione di installazione, questi cuscinetti devono consentire diversi gradi di libertà ed essere fissati saldamente. Oltre a molte altre opzioni, gli elementi di bloccaggio come anelli di sicurezza o dadi del castello o dadi dell’albero vengono utilizzati per fissare le parti della macchina come cuscinetti, bulloni o alberi volventi contro lo spostamento assiale.

Importanza di fissare i cuscinetti

Alberi e cuscinetti possono spostare la loro posizione a causa di vibrazioni, rotazioni o persino sotto l’influenza dell’espansione termica. Ciò può causare gioco indesiderato, usura eccessiva o persino un guasto completo della macchina. La pianificazione coscienziosa del progetto, tenendo conto della necessaria libertà di movimento, è un prerequisito per fissare i cuscinetti in modo efficiente e quindi contribuire alla longevità dell’intero sistema. L’allentamento o lo spostamento involontari di un cuscinetto o albero in una macchina possono causare incidenti gravi, oltre al guasto della macchina. I blocchi dei cuscinetti e degli alberi impediscono tali movimenti indesiderati e contribuiscono quindi alla sicurezza degli operatori e alla sicurezza operativa della macchina. Inoltre, alcune normative e linee guida devono essere osservate in alcuni settori e applicazioni, che di conseguenza richiedono blocchi dei cuscinetti per garantire sicurezza e affidabilità.

A seconda dell’applicazione e del grado di libertà richiesto, esistono vari cuscinetti, ad esempio cuscinetti fissi e cuscinetti flottanti. Un cuscinetto fisso impedisce il movimento di un componente o di una struttura in una direzione specifica, mentre un cuscinetto flottante consente il libero movimento. Ciò può essere vantaggioso con l’espansione termica o altri effetti di forza.

Ulteriori informazioni sui cuscinetti e sulle loro disposizioni sono disponibili nel nostro blog sui tipi di cuscinetti.

Componenti standardizzati per il fissaggio dei cuscinetti

Esistono varie parti standardizzate e soluzioni di progettazione per fissare cuscinetti e alberi. Nel negozio MISUMI sono disponibili le seguenti soluzioni:

Dadi del castello e dadi dell’albero

I dadi del castello - o dadi dell’albero - sono un sottoinsieme di elementi di fissaggio e bloccaggio regolabili. Si tratta di un tipo speciale di controdado progettato per trattenere o serrare gli elementi della macchina su un albero, asse o bulloni contro un componente o un cuscinetto reggispinta. Richiedono una filettatura su cui sono filettati. A seconda del design, è necessario anche l’uso di un perno a molla, una scanalatura sporgente assialmente o un altro adattamento del design all’albero.

I dadi del castello sono comunemente utilizzati per tenere in posizione componenti come cuscinetti, ruote o pulegge della cinghia, consentendone al contempo la regolazione.

Il design dei dadi del castello è caratterizzato da due o più scanalature trasversali distribuite uniformemente sul diametro esterno. Queste scanalature consentono di serrare il dado utilizzando un attrezzo di serraggio idoneo, come una chiave a gancio o una chiave a bussola. I controdadi dell’albero spesso hanno una filettatura fine sul diametro interno che ha un’azione autobloccante. In questo caso, la posizione viene fissata serrando il dado della scanalatura contro l’elemento della macchina da fissare (ad es. un anello interno del cuscinetto volvente situato su un segmento dell’albero). Quando si applica una coppia, la forza di serraggio corrispondente sulla filettatura interna del dado di bloccaggio viene esercitata sulla filettatura esterna del bullone su cui è avvitato e l’anello interno del cuscinetto volvente viene fissato nella sua posizione.

La regolabilità è un grande vantaggio perché consente di regolare la posizione di un componente lungo un albero o una barra con filettatura esterna senza dover rimuovere completamente il dado. Tuttavia, grazie al loro design, i dadi hanno una capacità di carico inferiore rispetto ad altri tipi di dadi, come i dadi esagonali. I dadi del castello sono tipicamente realizzati in acciaio o acciaio inox.

Dado del castello con piastra di bloccaggio e rondella elastica, secondo necessità

Le placche di bloccaggio (o rondelle di sicurezza) vengono spesso utilizzate in combinazione con i dadi se questi non sono autobloccanti, richiedendo quindi una funzione di bloccaggio prigioniero separata. Un prerequisito per l’uso di una placca di bloccaggio o di una rondella di sicurezza come funzione di bloccaggio imperdibile è che l’albero abbia una scanalatura per il dado del castello nella regione della filettatura.

La placca di bloccaggio, che è spesso visivamente simile a una rondella dentellata, ha un "dente guida" sulla circonferenza interna guidato dalla scanalatura sull’albero. Questa guida impedisce alla rondella di sicurezza o alla placca di bloccaggio di ruotare. Una volta raggiunta la posizione desiderata del dado filettato sull’albero, il dente della piastra di bloccaggio corrispondente al dado del castello viene piegato nella scanalatura sulla circonferenza esterna del dado, impedendo così la rotazione del dado. La placca di bloccaggio è deformata plasticamente e impedisce al dado di staccarsi dalla posizione sulla filettatura mediante il blocco della forma.

È possibile utilizzare una rondella elastica aggiuntiva (rondella elastica dell’albero) per garantire il precarico assiale, tenendo conto anche dell’eventuale allungamento dell’albero. Questo è un vantaggio rispetto ad altri tipi di elementi di fissaggio poiché oscillazioni, urti e cambiamenti dimensionali termici possono essere compensati dall’azione a molla con il dimensionamento corrispondente.

I vantaggi dei dadi del castello con placca di bloccaggio sono:

• Nessun allentamento autonomo
• Possono essere montati senza sollecitazioni grazie al blocco della forma con scanalatura dell’albero
• Montaggio con forza di precarico definita possibile con rondella elastica

Dadi del castello con perno filettato

In un’ulteriore forma di realizzazione, i dadi del castello possono avere viti di fermo o viti di fissaggio disposte assialmente o radialmente che vengono usate per il fissaggio. Questi collegamenti sono facilmente rimovibili. I corrispondenti Dadi del castello possono essere bloccati in qualsiasi posizione senza sforzo.

Blocco con dado di bloccaggio

Un altro metodo è l’uso di un secondo dado scanalato come dado di bloccaggio, che viene serrato contro il primo dado del castello. Questo metodo viene utilizzato quando il dado non viene serrato contro un cuscinetto reggispinta o un anello interno del cuscinetto volvente, ma viene avvitato liberamente sul bullone. La serratura mediante dado di bloccaggio è un metodo comunemente utilizzato quando è necessario impostare un gioco definito per il cuscinetto reggispinta o una dimensione definita sulla vite filettata completa.

Elementi di fissaggio dell’albero

Gli alberi sono solitamente fissati per evitare che scivolino fuori dalla sede del cuscinetto con le rondelle di sicurezza (blocco dell’albero). Nell’applicazione, le rondelle vengono semplicemente inserite nella scanalatura dell’albero con un oggetto duro adatto. In questi casi, il gruppo è radiale. L’allentamento è altrettanto semplice e può essere ottenuto con un mandrino o un cacciavite che allontana la rondella dall’albero in corrispondenza della rientranza. Altre versioni, i cosiddetti anelli di bloccaggio, rondelle di bloccaggio e anche anelli a pignone, possono essere spinti assialmente sull’estremità dell’asse. Si affidano alla loro forza di serraggio per innestarsi nel diametro esterno dell’albero o in una scanalatura e quindi fissare la rondella in posizione. Le rondelle di sicurezza forniscono una faccia piana che distribuisce uniformemente la pressione per aiutare il cuscinetto a rimanere in posizione. Le rondelle di sicurezza, come le rondelle a chiave o le rondelle a molla, vengono spesso utilizzate, ad esempio, per mantenere le viti e i bulloni saldamente in posizione e per evitare l’allentamento dovuto alle vibrazioni. Le rondelle di sicurezza possono essere realizzate con una varietà di materiali, tra cui acciaio per molle, acciaio inox o plastica come il nylon.

Ulteriori informazioni sugli elementi di bloccaggio dell’albero sono disponibili nel blog sui perni di bloccaggio.

Anello di sicurezza del cuscinetto per fori e alberi

Gli anelli di bloccaggio, o anelli di sicurezza, sono strettamente correlati alle rondelle di sicurezza. Si tratta di anelli scanalati che si espandono o si restringono e si inseriscono in una scanalatura di un albero o di un mozzo, a seconda del design. Di conseguenza, viene fatta una distinzione tra gli anelli di sicurezza del foro (anelli interni) e gli anelli di ritenzione dell’albero (anelli esterni). Il prerequisito per l’uso degli anelli di sicurezza è che la scanalatura si sposti radialmente intorno all’intera circonferenza dell’asse o del foro e che, secondo le schede tecniche, la scanalatura sia sovradimensionata rispetto allo spessore dell’anello. Se si devono evitare completamente gioco e decantazione nella direzione dell’asse, vengono utilizzate rondelle elastiche aggiuntive o anelli di sicurezza con corona o caricati a molla, dove l’azione a molla dell’anello di sicurezza situato nella scanalatura preme quest’ultimo contro l’elemento da fissare con un blocco ad attrito. Gli anelli di sicurezza sono preferibilmente usati per fissare cuscinetti a sfera e cuscinetti a rulli, per esempio, al fine di fissare i cuscinetti negli alloggiamenti e per impedire movimenti assiali. In alcuni casi è possibile utilizzare anche le coperture dei cuscinetti invece degli anelli di sicurezza.

Gli anelli di sicurezza sono solitamente realizzati in acciaio per molle o acciaio inox. L’acciaio per molle consente agli anelli di restringersi o espandersi a causa della loro elasticità e di scattare in una scanalatura o sede. L’acciaio inox, invece, viene spesso scelto quando è necessaria una resistenza alla corrosione.

Un vantaggio degli anelli di sicurezza è che sono convenienti e possono essere riutilizzati se rimossi correttamente. Inoltre, sono generalmente facili da installare senza strumenti o procedure complessi. Uno svantaggio qui è che, a causa della scanalatura richiesta, potrebbe esserci un effetto tacca nell’albero, che deve essere preso in considerazione in base al principio di progettazione.

Ghiera idraulica

I dadi idraulici sono strumenti che facilitano il montaggio e lo smontaggio dei cuscinetti. Il dado idraulico viene avvitato sull’albero accanto al componente da bloccare. Una pressione definita viene quindi accumulata nel dado idraulico tramite un collegamento idraulico. Questo spinge un elemento idraulico mobile del dado idraulico contro il cuscinetto o la boccola. Per mezzo di una pressione idraulica definita, il dado idraulico può esercitare una forza di precarico definita sugli elementi della macchina, ad es. cuscinetti volventi grandi, ma anche viti. Ciò facilita l’assemblaggio dei cuscinetti, nonché l’inserimento e l’installazione dei corrispondenti elementi di bloccaggio, come Dadi del castello, rondelle di sicurezza e anelli di sicurezza. Un vantaggio importante quando si utilizzano dadi idraulici è il tempo risparmiato durante il montaggio e lo smontaggio. Inoltre, il rischio di danni alla macchina è ridotto perché i dadi idraulici possono essere applicati senza attrito ed esercitare una pressione uniforme. Sono spesso utilizzati per fissare componenti di difficile accesso o per bloccare componenti rotanti.

Singoli componenti per blocchi cuscinetto

In pratica, i blocchi dei cuscinetti sono implementati come una combinazione di parti standardizzate e fermi su alberi e fori di alesatura. Questi alberi e fori possono essere prodotti direttamente dal modello CAD utilizzando lo strumento "meviy" senza dover generare un disegno derivato.