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Creato il 09.15
Selezione dei cuscinetti per pulegge di gru: come scegliere il cuscinetto giusto per pulegge per impieghi gravosi
Selezione dei cuscinetti per pulegge di gru: come scegliere il cuscinetto giusto per pulegge per carichi pesanti
Introduzione
I cuscinetti sono componenti critici nelle pulegge delle gru.
Sebbene la puleggia stessa supporti la fune metallica, il sistema di cuscinetti sostiene la puleggia rotante e trasferisce i carichi all'albero della puleggia e alla struttura circostante.
Nelle applicazioni di sollevamento per carichi pesanti, una selezione errata dei cuscinetti può causare surriscaldamento, rumore anomalo, gioco eccessivo, oscillazione della puleggia, usura irregolare della gola della fune e guasto prematuro del cuscinetto.
Per questo motivo, i cuscinetti delle pulegge delle gru non dovrebbero essere selezionati solo in base al diametro del foro o allo spazio di installazione disponibile.
La selezione effettiva dovrebbe considerare:
- carico radiale
- possibile carico assiale
- velocità operativa
- ciclo di lavoro
- carico d'urto
- diametro dell'albero
- dimensioni del mozzo della puleggia
- metodo di lubrificazione
- requisiti di tenuta
- precisione di installazione
- ambiente operativo
Questo articolo spiega come selezionare i cuscinetti per le pulegge delle gru e cosa dovrebbe essere considerato nelle applicazioni ad alta sollecitazione.
Qual è la funzione di un cuscinetto per puleggia di gru?
Il cuscinetto consente alla puleggia di ruotare attorno all'albero della puleggia mentre supporta il carico trasferito dalla fune metallica.
Durante il sollevamento, la tensione della fune metallica crea un carico sulla puleggia.
Tale carico viene trasferito attraverso:
fune metallica → gola della puleggia → corpo della puleggia → mozzo → cuscinetto → albero → struttura della gru
Per questo motivo, il cuscinetto è una parte importante del percorso di carico completo.
Una disposizione affidabile dei cuscinetti aiuta a:
- ridurre l'attrito rotazionale
- mantenere l'allineamento della puleggia
- supportare il carico radiale
- controllare il movimento assiale ove richiesto
- ridurre le vibrazioni
- migliorare la stabilità della gola della fune
- estendere la durata della puleggia
Perché la selezione dei cuscinetti è importante
Una puleggia per gru opera spesso in condizioni diverse da quelle delle normali macchine rotanti.
Le caratteristiche tipiche possono includere:
- velocità di rotazione relativamente bassa
- carico radiale elevato
- avvio e arresto ripetuti
- carico d'urto
- variazione della tensione della fune
- ambienti polverosi o esterni
- lunghi periodi di servizio
- accesso limitato per la manutenzione
In alcuni sistemi di sollevamento, il carico del cuscinetto può cambiare continuamente mentre il carico viene sollevato o abbassato.
Le applicazioni heavy-duty possono anche subire carichi d'urto quando la tensione della fune cambia improvvisamente.
Pertanto, la capacità di carico del cuscinetto e la resistenza agli urti sono spesso più importanti della semplice selezione di un cuscinetto ad alta velocità.
Non selezionare un cuscinetto solo in base al diametro del foro
Uno degli errori più comuni è selezionare un cuscinetto solo perché il suo foro corrisponde al diametro dell'albero.
Due cuscinetti con lo stesso foro possono avere caratteristiche molto diverse:
- diametri esterni
- larghezze
- portate dinamiche
- portate statiche
- disposizioni dei rulli
- carichi assiali ammissibili
- giochi interni
- capacità di disallineamento
Un cuscinetto dovrebbe essere selezionato in base alla condizione di lavoro completa.
Il diametro dell'albero è solo un parametro.
Carico radiale nelle pulegge della gru
I cuscinetti delle pulegge della gru supportano principalmente carichi radiali generati dalla tensione della fune.
Il carico effettivo sul cuscinetto dipende da:
- tensione della fune
- angolo della fune attorno alla puleggia
- diametro della puleggia
- numero di cuscinetti
- distanza tra i cuscinetti
- struttura della puleggia
- capacità di sollevamento
Quando la fune cambia direzione attorno alla puleggia, la forza risultante agisce sulla puleggia e viene trasmessa ai cuscinetti.
Per le pulegge per impieghi gravosi, è opportuno eseguire i calcoli del carico sui cuscinetti prima della selezione finale dei cuscinetti.
Anche il carico statico è importante
I cuscinetti per gru non dovrebbero essere selezionati solo in base alla capacità di carico dinamico.
Anche la capacità di carico statico è importante, soprattutto nelle applicazioni con:
- carichi di sollevamento elevati
- basse velocità di rotazione
- carichi d'urto
- avvii e arresti frequenti
- condizioni di sovraccarico temporaneo
Se il cuscinetto è sottoposto a un carico statico eccessivo, i rulli e le piste di rotolamento possono subire una deformazione permanente.
Pertanto, è necessario considerare sia la capacità di carico dinamica che quella statica del cuscinetto.
Cuscinetti a rulli cilindrici per pulegge di gru
I cuscinetti a rulli cilindrici sono comunemente utilizzati in molte applicazioni di pulegge di gru.
Il loro contatto lineare tra rulli e piste di rotolamento fornisce una buona capacità di carico radiale.
I vantaggi tipici includono:
- elevata capacità di carico radiale
- attrito relativamente basso
- buone prestazioni in applicazioni gravose
- adatti per disposizioni di cuscinetti compatte
- diversi design interni disponibili per varie esigenze di posizionamento assiale
Tuttavia, diversi design di cuscinetti a rulli cilindrici hanno diverse capacità di carico assiale e di spostamento assiale.
Per questo motivo, il tipo esatto di cuscinetto dovrebbe essere selezionato in base alla disposizione dell'albero e dell'alloggiamento piuttosto che scegliere semplicemente qualsiasi cuscinetto a rulli cilindrici della stessa dimensione.
Cuscinetti a rulli sferici per pulegge di gru
I cuscinetti a rulli sferici possono essere utilizzati in applicazioni in cui sono richiesti elevata capacità di carico e un certo adattamento al disallineamento.
Il loro design interno consente al cuscinetto di tollerare un certo grado di disallineamento angolare tra albero e alloggiamento.
I possibili vantaggi includono:
- elevata capacità di carico radiale
- capacità di sopportare carichi combinati in configurazioni adeguate
- tolleranza a un certo disallineamento dell'albero o dell'alloggiamento
- buona idoneità per attrezzature industriali pesanti
Tuttavia, i cuscinetti a rulli sferici non sono automaticamente la scelta migliore per ogni puleggia di gru.
La selezione finale dovrebbe comunque considerare:
- spazio disponibile
- struttura dell'albero
- dimensioni del mozzo
- velocità di rotazione
- direzione del carico
- lubrificazione
- precisione di installazione
Cuscinetto a rulli cilindrici vs cuscinetto a rulli sferici
La scelta corretta dipende dall'applicazione.
Cuscinetto a rulli cilindrici
Può essere preferito quando:
- il carico radiale è dominante
- l'allineamento è ben controllato
- è necessario un cuscinetto compatto ad alto carico
- un basso attrito è importante
- la disposizione dell'albero e dell'alloggiamento corrisponde al design del cuscinetto
Cuscinetto a rulli sferici
Può essere preferito quando:
- è presente un carico radiale elevato
- potrebbe verificarsi un disallineamento
- è necessario considerare il carico combinato
- la struttura consente una geometria del cuscinetto più grande
Nessuno dei due tipi è universalmente migliore.
La selezione dei cuscinetti dovrebbe seguire calcoli ingegneristici e la struttura effettiva della puleggia.
Progettazione della puleggia a cuscinetto singolo
Alcune pulegge più piccole o appositamente progettate possono utilizzare un cuscinetto singolo o un'unità a cuscinetto singolo.
Questa disposizione può fornire:
- struttura semplice
- dimensioni compatte
- meno componenti
- montaggio più semplice
Tuttavia, un sistema a cuscinetto singolo deve comunque fornire capacità di carico e stabilità sufficienti.
Per pulegge più grandi o carichi pesanti, un singolo cuscinetto potrebbe non fornire la stessa stabilità rotazionale di un sistema a doppio cuscinetto adeguatamente progettato.
Design della puleggia a doppio cuscinetto
Le pulegge per gru ad alta capacità spesso utilizzano due cuscinetti.
Una disposizione a doppio cuscinetto può aiutare a:
- distribuire il carico
- migliorare la stabilità della puleggia
- ridurre l'inclinazione
- supportare pulegge più grandi
- migliorare la precisione di rotazione
- aumentare la rigidità del sistema
I due cuscinetti possono essere posizionati a una certa distanza tra loro all'interno del mozzo della puleggia.
La spaziatura dei cuscinetti può influenzare la distribuzione del carico e la resistenza all'inclinazione.
Tuttavia, aggiungere semplicemente un secondo cuscinetto non crea automaticamente un progetto migliore.
L'albero, il mozzo, le sedi dei cuscinetti, la spaziatura, la disposizione di precarico o gioco e il posizionamento assiale devono essere progettati correttamente.
Perché la spaziatura dei cuscinetti è importante
Quando si utilizzano due cuscinetti, la distanza tra loro influisce sulla stabilità della puleggia.
Se i cuscinetti sono troppo vicini tra loro, la disposizione può offrire una minore resistenza ai momenti di inclinazione.
Una spaziatura dei cuscinetti progettata correttamente può migliorare:
- stabilità rotazionale
- distribuzione del carico
- supporto dell'albero
- allineamento della puleggia
Tuttavia, aumentare la distanza tra i cuscinetti aumenta anche la lunghezza del mozzo e può influire sulla larghezza complessiva della puleggia.
La disposizione finale dovrebbe bilanciare resistenza, stabilità e spazio di installazione.
Gioco interno del cuscinetto
Il gioco interno dei cuscinetti è un parametro importante ma spesso trascurato.
Durante l'installazione e il funzionamento, il gioco dei cuscinetti può cambiare a causa di:
- accoppiamenti con interferenza
- dilatazione dell'albero
- dilatazione del mozzo
- temperatura di esercizio
- carico
Se il gioco residuo diventa troppo piccolo, il cuscinetto può surriscaldarsi.
Se il gioco è troppo grande, la puleggia può presentare vibrazioni o movimenti eccessivi.
Per questo motivo, il corretto gioco interno dovrebbe essere selezionato in base a:
- accoppiamento del cuscinetto
- temperatura di esercizio
- carico
- materiale dell'albero e dell'alloggiamento
- raccomandazioni del produttore
Accoppiamento tra albero e cuscinetto
L'accoppiamento tra cuscinetto e albero o tra cuscinetto e mozzo è critico.
Un accoppiamento errato può causare:
- strisciamento del cuscinetto
- surriscaldamento
- gioco eccessivo
- danneggiamento delle piste di rotolamento
- usura dell'albero
- usura del mozzo
L'accoppiamento corretto dipende da quale anello del cuscinetto ruota rispetto al carico e da come è installato il cuscinetto.
Per i progetti di pulegge per gru, le sedi dei cuscinetti dovrebbero essere lavorate in base al cuscinetto selezionato e ai requisiti ingegneristici.
Progettazione del mozzo della puleggia
Il mozzo della puleggia fornisce la sede di installazione per i cuscinetti.
I parametri importanti del mozzo includono:
- diametro della sede del cuscinetto
- larghezza della sede del cuscinetto
- dimensioni del spallamento
- distanza tra i cuscinetti
- struttura di ritenzione
- passaggio di lubrificazione
- posizione della tenuta
Il mozzo deve avere una resistenza sufficiente per supportare i carichi dei cuscinetti senza deformazioni eccessive.
Per le pulegge saldate o fabbricate, anche il collegamento tra il mozzo e il corpo della puleggia deve essere progettato e realizzato con cura.
Progettazione dell'albero della puleggia
L'albero della puleggia supporta le reazioni dei cuscinetti e trasferisce il carico al blocco gancio, alla trave di sollevamento o alla struttura di supporto.
I parametri importanti dell'albero includono:
- diametro dell'albero
- diametro della sede del cuscinetto
- interasse dei cuscinetti
- posizione della spalla
- metodo di fissaggio
- finitura superficiale
- trattamento termico
- materiale
L'albero deve avere una resistenza sufficiente a:
- flessione
- taglio
- fatica
- sollecitazione locale del cuscinetto
Per applicazioni di sollevamento pesante, la resistenza dell'albero dovrebbe essere verificata insieme al carico del cuscinetto.
Lubrificazione dei cuscinetti delle pulegge delle gru
Una lubrificazione adeguata è essenziale per la durata dei cuscinetti.
In molte applicazioni di pulegge per gru, la lubrificazione a grasso è comunemente utilizzata perché:
- operating speeds are relatively low
- la tenuta può essere semplificata
- la manutenzione è conveniente
- il grasso può aiutare a impedire l'ingresso di contaminanti
Il sistema di lubrificazione può includere:
- nippli di ingrassaggio
- passaggi interni per il grasso
- guarnizioni
- coperchi dei cuscinetti
Il tipo corretto di grasso e l'intervallo di lubrificazione dipendono dalle condizioni operative.
Cosa succede se la lubrificazione è insufficiente?
Una lubrificazione insufficiente può causare:
- maggiore attrito
- aumento della temperatura del cuscinetto
- rumore anomalo
- usura di rulli e piste di rotolamento
- corrosione
- riduzione della vita del cuscinetto
- grippaggio nei casi più gravi
Una lubrificazione regolare è particolarmente importante in ambienti esterni, polverosi, umidi o in condizioni di impiego gravose.
Troppo grasso può causare problemi?
Sì.
Anche la sovralubrificazione può creare problemi.
Il grasso in eccesso può causare:
- aumentata resistenza allo sbattimento
- temperatura del cuscinetto più elevata
- pressione di tenuta
- perdita di grasso
L'obiettivo è mantenere una lubrificazione sufficiente senza riempire inutilmente la cavità del cuscinetto.
La manutenzione dovrebbe seguire i requisiti del cuscinetto e dell'attrezzatura.
Tenuta del cuscinetto
La tenuta aiuta a proteggere i cuscinetti da:
- polvere
- acqua
- incrostazioni
- particelle metalliche
- altri contaminanti
Il metodo di tenuta deve essere selezionato in base all'ambiente operativo.
Per ambienti interni puliti, i requisiti di tenuta possono essere relativamente semplici.
Per acciaierie, porti, gru per esterni, attrezzature minerarie o applicazioni marine, potrebbe essere necessaria una protezione più robusta.
Il design della tenuta dovrebbe anche consentire la lubrificazione e la manutenzione quando necessario.
Coperture dei cuscinetti
I coperchi dei cuscinetti possono fornire protezione aggiuntiva e posizionamento assiale.
A seconda del design, i coperchi possono aiutare a:
- proteggere i cuscinetti
- trattenere il lubrificante
- impedire l'ingresso di contaminanti
- supportare i componenti di tenuta
- controllare la posizione assiale del gruppo
Per le pulegge personalizzate, il design del coperchio deve corrispondere al mozzo, all'albero e alla disposizione dei cuscinetti.
Perché il guasto del cuscinetto può causare l'oscillazione della puleggia
Quando un cuscinetto si usura o si danneggia, il gioco interno può aumentare.
Ciò può consentire alla puleggia di inclinarsi o muoversi rispetto all'albero.
I sintomi possibili includono:
- oscillazione della puleggia
- rumore anomalo
- vibrazione
- rotazione irregolare
- contatto irregolare della gola della fune
- usura anomala della fune
Se compaiono questi sintomi, il cuscinetto deve essere ispezionato prima che la puleggia venga rimessa in servizio.
Guasto del cuscinetto e usura della gola della fune
I problemi ai cuscinetti possono influire indirettamente sulla durata della fune metallica.
Se una puleggia non ruota correttamente o si disallinea, la fune può entrare in contatto in modo non uniforme con la gola.
Ciò può portare a:
- usura della gola su un solo lato
- aumento dell'attrito della fune
- piegatura anomala della fune
- usura della superficie della fune
Pertanto, l'usura anomala della gola della fune non è sempre causata dalla gola stessa.
The bearing, shaft, and sheave alignment should also be checked.
Cause comuni di guasto dei cuscinetti delle pulegge
Le cause comuni includono:
- capacità di carico insufficiente
- tipo di cuscinetto errato
- lubrificazione insufficiente
- contaminazione
- accoppiamento errato
- disallineamento
- deformazione dell'albero
- deformazione del mozzo
- gioco eccessivo
- installazione impropria
- carico d'urto
- sovraccarico a lungo termine
Quando un cuscinetto si guasta prematuramente, la semplice sostituzione con lo stesso cuscinetto potrebbe non risolvere la causa principale.
L'assemblaggio completo della puleggia dovrebbe essere esaminato.
Cosa controllare quando si sostituisce un vecchio cuscinetto della puleggia
Prima di sostituire un cuscinetto, controllare:
Cuscinetto
- modello del cuscinetto
- condizioni di usura
- danni interni
- condizione di lubrificazione
Albero
- usura della sede del cuscinetto
- diametro dell'albero
- danno superficiale
- flessione
- condizione della spalla
Mozzo della puleggia
- diametro della sede del cuscinetto
- usura della sede
- deformazione
- crepe
- passaggio di lubrificazione
Tenute e coperchi
- usura
- danno
- contaminazione
- perdita di grasso
Sostituire il cuscinetto lasciando un albero o un mozzo danneggiato può causare un altro guasto precoce.
Il cuscinetto deve essere sostituito insieme alla puleggia?
Non sempre.
Se il cuscinetto è ancora in buone condizioni e la nuova puleggia utilizza lo stesso schema di cuscinetti, il cuscinetto può essere riutilizzato solo quando tecnicamente accettabile.
Tuttavia, la sostituzione può essere raccomandata quando:
- il cuscinetto è in servizio da molto tempo
- la vecchia puleggia si è guastata a causa di problemi ai cuscinetti
- il gioco del cuscinetto è eccessivo
- si avverte rumore dai cuscinetti
- è visibile contaminazione
- the bearing seat has been damaged
- il cliente desidera un gruppo completo pronto per l'installazione
Per le attrezzature di sollevamento critiche, le condizioni dei cuscinetti dovrebbero essere valutate attentamente prima del riutilizzo.
Selezione dei cuscinetti per pulegge di grande diametro
Le pulegge di grande diametro operano spesso sotto un'elevata tensione della fune e un pesante carico radiale.
Considerazioni importanti includono:
- portata di carico dinamico del cuscinetto
- portata di carico statico del cuscinetto
- rigidità dell'albero
- distanza tra i cuscinetti
- resistenza del mozzo
- disallineamento
- lubrificazione
- sigillatura
All'aumentare delle dimensioni della puleggia e del carico, l'intero sistema albero-cuscinetto-mozzo diventa più importante.
Il cuscinetto più grande che fisicamente si adatta non è necessariamente il cuscinetto corretto.
È richiesto un calcolo ingegneristico.
Calcolo della vita del cuscinetto
La vita del cuscinetto può essere stimata utilizzando i valori di carico del produttore del cuscinetto e i metodi standard di calcolo della vita del cuscinetto.
Il calcolo dovrebbe considerare:
- carico dinamico equivalente sul cuscinetto
- portata dinamica del cuscinetto
- velocità di rotazione
- durata utile richiesta
- condizioni operative
Per applicazioni di gru a bassa velocità e carichi pesanti, anche la sicurezza statica e i carichi d'urto dovrebbero ricevere un'attenzione particolare.
La vita teorica del cuscinetto dovrebbe essere combinata con considerazioni pratiche come lubrificazione, contaminazione, allineamento e manutenzione.
Selezione dei cuscinetti per pulegge di ricambio
Per i progetti di sostituzione, il modello originale del cuscinetto è un'informazione utile.
Tuttavia, non si dovrebbe presumere automaticamente che il cuscinetto originale sia ancora la scelta migliore.
Se la puleggia esistente ha subito:
- guasti ripetuti dei cuscinetti
- carico della gru aumentato
- condizioni di servizio modificate
- contaminazione grave
- modifica dell'albero
- modifiche progettuali precedenti
il sistema di cuscinetti deve essere riesaminato prima di fabbricare la puleggia di ricambio.
Informazioni necessarie per la selezione dei cuscinetti delle pulegge delle gru
Per la valutazione tecnica, le informazioni utili includono:
- diametro esterno della puleggia
- diametro della gola della fune
- diametro della fune metallica
- capacità di sollevamento
- tensione della fune se disponibile
- numero di parti della fune
- diametro dell'albero della puleggia
- modello del cuscinetto se noto
- quantità di cuscinetti
- spaziatura dei cuscinetti
- dimensioni del mozzo
- velocità operativa
- condizioni di lavoro
- ambiente operativo
- metodo di lubrificazione
- requisito di tenuta
- disegno di installazione
- foto della puleggia esistente
Più complete sono le informazioni, più accuratamente è possibile selezionare la disposizione dei cuscinetti.
Errori comuni nella selezione dei cuscinetti
Gli errori comuni includono:
- selezionare solo in base al diametro dell'albero
- ignorare la capacità di carico statico
- ignorare il carico d'urto
- utilizzare un solo cuscinetto dove la stabilità ne richiede due
- presumere che i cuscinetti doppi risolvano automaticamente tutti i problemi
- ignorare il gioco interno
- ignorare l'accoppiamento del cuscinetto
- ignorare la rigidità dell'albero
- ignorare la lubrificazione
- ignorare la tenuta
- sostituire i cuscinetti senza controllare il mozzo
- riutilizzare alberi danneggiati
Un cuscinetto per puleggia di gru dovrebbe sempre essere selezionato come parte del gruppo puleggia completo.
Come prolungare la vita dei cuscinetti delle pulegge delle gru
Le pratiche raccomandate includono:
- selezionare una capacità di carico sufficiente
- utilizzare la disposizione corretta dei cuscinetti
- mantenere gli accoppiamenti corretti
- controllare la precisione di lavorazione dell'albero e del mozzo
- utilizzare una lubrificazione adeguata
- proteggere i cuscinetti dalla contaminazione
- ispezionare la temperatura del cuscinetto
- monitorare rumori anomali
- ispezionare l'oscillazione della puleggia
- mantenere il sistema di lubrificazione
- controllare le condizioni dell'albero durante la revisione
- sostituire le guarnizioni danneggiate
Prestazioni affidabili del cuscinetto dipendono da un buon design, produzione, installazione e manutenzione.
Conclusione
La selezione del cuscinetto è una delle parti più importanti della progettazione della puleggia della gru.
Un cuscinetto adeguato deve supportare il carico radiale richiesto, resistere alle condizioni operative reali, adattarsi correttamente all'interno della disposizione dell'albero e del mozzo, e fornire un servizio affidabile sotto cicli di sollevamento ripetuti.
I cuscinetti a rulli cilindrici e i cuscinetti a rulli sferici possono entrambi essere utilizzati nelle applicazioni delle pulegge di gru, ma la loro idoneità dipende dal carico, dall'allineamento, dallo spazio e dalla disposizione meccanica completa.
Per le pulegge per carichi pesanti, i progetti a doppio cuscinetto possono migliorare la stabilità e la distribuzione del carico se adeguatamente progettati.
Lubrificazione, tenuta, gioco del cuscinetto, precisione dell'albero e condizione del mozzo sono ugualmente importanti.
Per i progetti di sostituzione, il cuscinetto non dovrebbe essere valutato separatamente dalla puleggia, dal mozzo e dall'albero.
Un sistema di cuscinetti adeguatamente progettato contribuisce a garantire una rotazione fluida della puleggia, ridurre l'usura della fune metallica, migliorare l'affidabilità del sollevamento ed estendere la durata dell'intero sistema di sollevamento.
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