Gioco del cuscinetto del motore: Cos'è e come si sceglie?

In generale, i componenti di un cuscinetto sono: l'anello interno, l'anello esterno, l'elemento volvente, la gabbia, le tenute e la lubrificazione. In effetti, durante le lezioni tenute in passato agli ingegneri motoristi, il gioco del cuscinetto di un motore è stato indicato come uno dei componenti di un cuscinetto.

Naturalmente, il gioco è un'intercapedine d'aria, non un componente fisico, ma l'attenzione che gli ingegneri prestano al gioco nella progettazione, nell'installazione, nell'uso e nella manutenzione non è inferiore a quella riservata a qualsiasi parte fisica del cuscinetto.

Qual è il gioco di un cuscinetto del motore?

Gioco del cuscinetto si riferisce tipicamente al movimento di un anello rispetto a un anello fisso del cuscinetto. Se questo movimento è assiale, si chiama gioco assiale; se è radiale, si chiama gioco radiale.

La figura seguente mostra il gioco radiale e assiale di un cuscinetto a sfere a gola profonda:

Nella figura:

• Gioco radiale del cuscinetto = δ
• Gioco assiale del cuscinetto = δ1 + δ2

I giochi per i cuscinetti sono regolati dalle corrispondenti norme nazionali e internazionali. Ad esempio, il gioco radiale comunemente utilizzato per i cuscinetti volventi, GB/T4604-93, classifica i giochi come segue:

• Gruppo 2, un gruppo di liquidazione più piccolo del Gruppo 0
• Gruppo 0, il gruppo di clearance standard
• Gruppo 3, un gruppo di clearance più grande del Gruppo 0

La norma specifica anche altri gruppi di gioco. Nelle applicazioni pratiche, i giochi più utilizzati per i cuscinetti per motori industriali sono quelli del gruppo di gioco standard (gruppo 0) e del gruppo C3.

Tabella 1: Gioco radiale dei cuscinetti a sfere a gola profonda (foro cilindrico) - Unità: µm

Gioco radiale dei cuscinetti radiali a sfere

Per gli ingegneri motoristici, i tipi di cuscinetti più comunemente utilizzati sono i cuscinetti radiali rigidi a sfere e i cuscinetti a rulli cilindrici. Se sono necessarie distanze per altri tipi di cuscinetti, è possibile ottenerle dalle norme nazionali o dai produttori.

Come deve essere selezionato il gioco di un cuscinetto del motore?

In primo luogo, i valori del gioco del cuscinetto indicati nelle norme sopra citate sono valori iniziali, cioè i valori del gioco quando il cuscinetto non è stato installato o utilizzato. Quando il cuscinetto è installato, messo in funzione e in stato di funzionamento, il valore del gioco è un fattore critico per il funzionamento del cuscinetto.

In genere, l'accoppiamento tra il rotore del motore a rotazione interna e il cuscinetto è relativamente stretto, mentre l'accoppiamento tra l'alloggiamento del cuscinetto e l'anello esterno del cuscinetto è relativamente allentato. In questo modo, l'anello interno del cuscinetto si espande verso l'esterno, riducendo il gioco. Si tratta di una riduzione del gioco di installazione.

Quando il cuscinetto è in funzione, di solito si verifica una differenza di temperatura tra gli anelli interni ed esterni del cuscinetto, che porta a diversi gradi di espansione termica degli anelli interni ed esterni del cuscinetto, modificando così il gioco. Questa è la riduzione del gioco causata dalla temperatura.

Pertanto, il gioco di lavoro effettivo del cuscinetto è il gioco iniziale meno la riduzione del gioco di montaggio e la riduzione del gioco causata dalla temperatura.

δ_lavoro = δ_iniziale - δ_installare - δ_temperatura

La durata di vita di un tipico cuscinetto del motore è correlata al suo gioco operativo come segue:

• Asse verticale: il rapporto tra la durata di vita effettiva e la durata di vita prevista di un cuscinetto in presenza di vari giochi effettivi (giochi operativi).
• Asse orizzontale: il gioco effettivo (gioco operativo) del cuscinetto.

È evidente che la durata massima del cuscinetto si verifica quando il suo gioco è inferiore a zero. Ciò significa che, in teoria, quando il gioco operativo del cuscinetto è negativo, la durata del cuscinetto è massima.

Tuttavia, il funzionamento a questo valore di gioco comporta un rischio. Esaminando la pendenza della curva su entrambi i lati, risulta evidente che quando il gioco operativo effettivo è inferiore al gioco alla massima durata di vita, la pendenza della curva è ripida e con un'ulteriore diminuzione del gioco, la durata di vita diminuisce drasticamente.

Al contrario, un aumento del gioco comporta una diminuzione molto più lenta della durata dei cuscinetti.

Pertanto, se il gioco operativo del cuscinetto è al valore ottimale per la massima durata di vita, qualsiasi ulteriore riduzione dovuta a variazioni delle condizioni operative ridurrà rapidamente la durata del cuscinetto. Questo è ciò che comunemente si definisce "grippaggio del cuscinetto".

Tenendo conto di tutto ciò, in condizioni operative reali, spesso scegliamo un gioco operativo leggermente superiore a zero per il cuscinetto. Si tratta di un valore sicuro, che garantisce che l'impatto sulla durata del cuscinetto, indipendentemente dalle variazioni del gioco operativo, rimanga entro un intervallo controllabile.

In genere, nella scelta dei giochi dei cuscinetti, gli ingegneri motoristi optano per giochi del gruppo Normal o C3. (Questo è associato alla tolleranza che usiamo comunemente e alla distribuzione della temperatura interna del motore).

Naturalmente, se le condizioni operative sono particolari, il valore del gioco del cuscinetto deve essere verificato con dei calcoli per garantire che il cuscinetto operi in una condizione di gioco sicura.