I cuscinetti a sfere sono meccanismi complessi, la cui conformità tra sfera e pista, il gioco radiale e il complemento delle sfere incidono sulla capacità del cuscinetto a sfere di supportare carichi in varie condizioni. Durante la fase di assemblaggio, il produttore del cuscinetto incorpora intenzionalmente un gioco interno, o gioco radiale, tra gli elementi volventi (sfere) e le piste, determinando un gioco radiale e un gioco assiale nel cuscinetto.
Il complemento delle sfere , il numero e il diametro delle sfere in un cuscinetto, è comunemente noto come complemento delle sfere.
Il gioco radiale , o gioco interno, è il gioco radiale interno in un cuscinetto. È il valore misurato del movimento radiale totale dell’anello esterno rispetto all’anello interno su un piano perpendicolare all’asse del cuscinetto. Il gioco radiale è determinato dai diametri effettivi delle piste e dal diametro delle sfere.
I misuratori verificano il gioco radiale sottoponendo il cuscinetto a un carico di riferimento standard, garantendo il pieno contatto tra tutti i componenti del cuscinetto.
Il gioco assiale , o gioco assiale, è il massimo movimento assiale relativo dell’anello interno rispetto all’anello esterno.
Sia il gioco radiale che il gioco assiale sono specificati indipendentemente dalle classi di tolleranza ABEC per gli anelli. Il gioco radiale è generalmente specificato come parte del codice del cuscinetto.
Nella maggior parte delle applicazioni che utilizzano cuscinetti radiali a sfere, l’allentamento interno, o gioco, viene rimosso applicando un precarico assiale sulla coppia di cuscinetti, utilizzando spessori, molle, dadi di presa o altre tecniche di assemblaggio. Ciò garantisce un contatto tra sfera e pista che garantisce una rotazione accurata e riduce o elimina lo slittamento e il rumore della sfera.
Angolo di contatto in un cuscinetto a sfere
Un angolo di contatto si verifica quando i cuscinetti a sfere sono precaricati assialmente; è l’angolo formato da un piano perpendicolare all’asse del cuscinetto e una linea che congiunge i due punti di contatto tra la sfera e le piste interna ed esterna. Ulteriori carichi assiali aumentano l’angolo di contatto. All’aumentare del gioco radiale aumenta anche l’angolo di contatto.
Considerazioni generali sulla progettazione
Esistono numerose considerazioni sui valori del gioco radiale in una specifica applicazione del cuscinetto. Ogni scelta influisce sul rumore, sulle vibrazioni e sul calore, tra gli altri fattori.
Adattamento
Quando il cuscinetto viene montato mediante accoppiamenti con interferenza, consentire un gioco radiale maggiore (il gioco radiale dopo il montaggio è di primaria importanza).
Caricamento
Quando un cuscinetto a sfere è soggetto a carichi puramente radiali, si consiglia un gioco radiale inferiore, che distribuisce il carico su più sfere.
Disallineamento
Quando il grado di deflessione dell’albero è elevato, aumentare il gioco radiale, che consente un maggiore disallineamento
Temperatura
Quando esiste un gradiente di temperatura elevato tra gli anelli (interno, esterno), si consiglia un gioco radiale più lento.
Velocità
Valori elevati di gioco radiale determinano valori elevati di angolo di contatto. All’aumentare della velocità di rotazione, le forze rotatorie sulle sfere aumentano, creando un’azione di scorrimento tra le sfere e le piste. Ciò si traduce in un cedimento del film lubrificante, un aumento del calore e un potenziale cedimento prematuro. L’entità del momento rotante è correlata all’angolo di contatto. L’equilibrio tra i vantaggi derivanti dalla riduzione dello stress dovuto all’angolo di contatto deve essere valutato rispetto al rischio di guasti al lubrificante dovuti allo slittamento delle sfere.