Comprensione della lubrificazione dei cuscinetti
Lubrificazione dei cuscinetti è la pratica che consiste nell'applicare e mantenere un lubrificante — olio o grasso — tra le superfici di rotolamento o scorrimento di un cuscinetto, in modo che le parti metalliche siano separate da un film portante anziché sfregare direttamente l'una contro l'altra. Quel singolo film svolge sei funzioni contemporaneamente: riduce l'attrito, impedisce usura, dissipa il calore, protegge dalla corrosione, elimina le impurità e contribuisce a distribuire il carico di contatto. La lubrificazione è senza dubbio il fattore più importante per la durata di un cuscinetto. Un cuscinetto privo di lubrificante può guastarsi nel giro di poche ore o giorni; uno lubrificato correttamente può funzionare per decenni. Il legame è così forte che si stima che Il 50–80% dei guasti prematuri ai cuscinetti sono riconducibili a un problema di lubrificazione: un lubrificante inadeguato, una quantità insufficiente (o eccessiva), la presenza di impurità o un lubrificante che si è semplicemente deteriorato durante l'uso.
1. Qual è la vera funzione della lubrificazione
Si è tentati di pensare a un lubrificante semplicemente come a un «olio scivoloso», ma in un cuscinetto a rotolamento esso svolge diverse funzioni ben distinte, ciascuna delle quali è fondamentale per l'affidabilità e per la vibrazione la firma vibrazionale prodotta dal cuscinetto.
Riduzione dell'attrito
- Separa le superfici metalliche con una pellicola fluida, impedendo il contatto diretto
- Riduce il coefficiente di attrito da circa 0.3–0.5 (a secco) A 0.001–0.01 (lubrificato) — da due a tre ordini di grandezza.
- Riduce al minimo la perdita di potenza e il calore che altrimenti verrebbe generato dall'attrito.
- Garantisce un funzionamento fluido e silenzioso: proprio come dovrebbe essere il funzionamento di un cuscinetto in buone condizioni.
Prevenzione dell'usura
- Impedisce il contatto metallo contro metallo che causa l'usura adesiva e abrasiva.
- Prolunga la durata utile da poche ore a diversi anni.
- Mantiene l'originale gioco del cuscinetto e precisione di funzionamento.
Dissipazione del calore
- Il lubrificante assorbe il calore generato dall'attrito e lo allontana dal punto di contatto.
- Particolarmente importante nei cuscinetti lubrificati ad olio con sistemi di circolazione.
- Previene il surriscaldamento che ammorbidirebbe le piste di scorrimento temprate e ne accelererebbe il deterioramento.
Protezione dalla corrosione, controllo della contaminazione e distribuzione del carico
- Protezione dalla corrosione: Il film protegge dall'umidità e dagli agenti corrosivi; gli additivi garantiscono un'ulteriore protezione; ciò è particolarmente importante durante lo stoccaggio e i periodi di inutilizzo.
- Controllo della contaminazione: il lubrificante espelle le piccole particelle dalla zona di contatto, il grasso garantisce una tenuta contro le infiltrazioni e gli impianti a olio spesso prevedono un sistema di filtrazione.
- Distribuzione del carico: Il film distribuisce il carico in modo più uniforme e la lubrificazione elastoidrodinamica (EHL) nei punti di contatto tra i rulli garantisce un sostegno effettivo del carico, riducendo le sollecitazioni di contatto di picco.
Quest'ultimo punto merita di essere sottolineato. In un contatto volvente sotto carico, la pressione è talmente elevata che l'olio si comporta momentaneamente quasi come un solido e le superfici si deformano elasticamente: è il cosiddetto regime EHL. Lo strato lubrificante ha uno spessore di appena una frazione di micrometro, motivo per cui anche piccole quantità di impurità o una viscosità non adeguata hanno un effetto così determinante.
2. Grasso o olio: come scegliere il lubrificante
Lubrificazione a grasso
Il grasso è la scelta più comune per i cuscinetti a rotolamento ed è essenzialmente costituito da olio trattenuto da un addensante.
- Composizione: olio base + addensante (un sapone metallico) + additivi.
- Vantaggi: è semplice, non richiede alcun sistema esterno e garantisce una tenuta autonoma.
- Limitazioni: una dissipazione del calore limitata e la necessità di ingrassaggi periodici.
- Speed limit: di solito fino a Valore DN compreso tra 300.000 e 500.000 (diametro del cuscinetto in mm × giri/min dell'albero).
- Applicazioni: motori elettrici, attrezzature industriali in generale e cuscinetti a tenuta permanente.
Lubrificazione ad olio
L'uso dell'olio è necessario quando le velocità o le temperature superano i limiti di resistenza del grasso.
- Tipi: minerali o sintetici, con una gamma di pacchetti di additivi.
- Vantaggi: ottimo smaltimento del calore, può essere filtrato e raffreddato e, in generale, garantisce una maggiore durata.
- Requisiti: un sistema di alimentazione dell'olio, guarnizioni e scarichi.
- Gamma di velocità: nessun limite massimo di velocità effettivo.
- Applicazioni: macchinari ad alta velocità, cuscinetti radenti, nonché grandi sistemi a circolazione d'olio.
Scegliere il grado giusto non è una questione di fortuna. La viscosità dell'olio base deve essere sufficientemente elevata da formare un film protettivo alla temperatura e alla velocità di esercizio, ma non così alta da causare un surriscaldamento del cuscinetto a causa delle perdite per agitazione. Quando è necessario quantificarlo, il nostro Calcolatore della quantità di grasso per cuscinetti determina la dimensione del riempimento iniziale e il Calcolatore dell'intervallo di rilubrificazione dei cuscinetti traduce velocità, dimensioni e temperatura in un programma di rilubrificazione adeguato.
3. Metodi di lubrificazione
For grease
- Cuscinetti impaccati di grasso: la cavità del cuscinetto va riempita con grasso al 30–50% (un riempimento eccessivo provoca agitazione del grasso).
- Lubrificazione periodica: aggiunta di grasso fresco a intervalli che vanno da mesi ad anni.
- Lubrificatori automatici: dispositivi elettromeccanici che erogano dosi calibrate in modo continuo.
- Cuscinetti sigillati: prelubrificato e non rilubrificabile — da sostituire una volta esaurito il grasso.
For oil
- Oil bath: Il cuscinetto è parzialmente immerso in una coppa dell'olio.
- Oil ring: Un anello montato sull'albero aspira l'olio dalla coppa e lo convoglia al cuscinetto.
- Oil mist: uno spray nebulizzato per lavori ad alta velocità.
- Sistema a circolazione: Alimentazione dell'olio a pompa con sistema integrato di raffreddamento e filtrazione.
- Lubrificazione a getto: getti d'olio ad alta pressione per le velocità più estreme.
4. Modalità di guasto della lubrificazione — e le vibrazioni che provocano
Poiché molti guasti ai cuscinetti sono dovuti a problemi di lubrificazione, il tecnico addetto alla manutenzione dovrebbe conoscere ogni tipo di guasto e i suoi primi sintomi. La maggior parte di questi si manifesta inizialmente con un aumento della temperatura e con vibrazioni ad alta frequenza, ben prima che il cuscinetto si grippi.
Lubrificazione insufficiente
- Sintomi: alta temperatura, aumento delle vibrazioni, rumore udibile.
- Danni: graffi superficiali, scolorimento, usura rapida.
- Cause: Intervalli sbagliati, passaggi bloccati, fornitura inadeguata
- Tempo al guasto: hours to days.
Lubrificazione eccessiva
- Sintomi: temperature elevate dovute all'agitazione del grasso, perdite dalle guarnizioni.
- Danni: degrado accelerato del grasso, danni alle guarnizioni.
- Cause: eccessiva lubrificazione, coppe dell'olio troppo piene.
- Effetto: Un eccesso di lubrificazione può ridurre la durata dei cuscinetti al 50–80% del valore ottimale.
Lubrificante non idoneo, contaminato o deteriorato
- Viscosità errata: Se troppo sottile, forma uno strato insufficiente; se troppo spesso, aumenta l'attrito e il calore.
- Tipo non compatibile: La miscelazione di grassi o oli incompatibili può compromettere la struttura dell'addensante.
- Intervallo di temperatura errato: il lubrificante si degrada o diventa troppo viscoso.
- Contaminazione: lo sporco, le particelle metalliche o l'acqua agiscono come un composto abrasivo, accelerando l'usura e fatica, e possono ostruire i passaggi.
- Degradation: L'ossidazione dovuta all'invecchiamento o al calore, la perdita di additivi e l'ispessimento o la diluizione riducono la capacità protettiva del lubrificante.
Quando il film si rompe definitivamente, gli urti metallo contro metallo che ne derivano eccitano le frequenze naturali del cuscinetto e producono il classico frequenze di guasto dei cuscinetti. Questi risaltano meglio sotto analisi dell'inviluppo, ed è per questo che un problema di lubrificazione e un incipiente sfaldamento spesso questi difetti vengono rilevati dalla stessa misurazione.
5. Migliori pratiche e monitoraggio delle condizioni
Selezione e applicazione
- Attenersi alle raccomandazioni del produttore dei cuscinetti e del macchinario e tenere conto della velocità, del carico e della temperatura nella scelta del grado di viscosità.
- Utilizzate lubrificanti di qualità provenienti da fornitori affidabili.
- Pulire tutte le superfici prima di lubrificare, applicare la quantità corretta (né troppa né troppo poca), utilizzare attrezzi e contenitori puliti e rimuovere il grasso vecchio durante la rilubrificazione.
Monitoraggio
- Stabilite gli intervalli di rilubrificazione in base alle condizioni operative effettive, non per abitudine.
- Controllare la temperatura dei cuscinetti: un aumento della temperatura è uno dei primi segnali di un problema di lubrificazione.
- Controllare regolarmente il consumo di lubrificante e ispezionare periodicamente le guarnizioni.
- Utilizzo analisi dell'olio (tribologia) per valutare lo stato del lubrificante e il grado di contaminazione, e integrare il cuscinetto nel quadro più ampio monitoraggio delle condizioni programma.
La misurazione delle vibrazioni chiude il cerchio. Un analizzatore portatile a due canali come il Balanset-1A consente a un tecnico di percorrere un percorso tra i macchinari e rilevare le vibrazioni ad alta frequenza e i livelli complessivi che rivelano la presenza di un cuscinetto con lubrificazione insufficiente o contaminato molto prima che diventi udibile — e, poiché lo stesso strumento serve a bilanciare i rotori, conferma che qualsiasi aumento delle vibrazioni a 1× è effettivamente un sintomo di lubrificazione del cuscinetto e non semplicemente squilibrio presentandosi come tale. Se utilizzato in combinazione con il monitoraggio della temperatura e l'analisi dell'olio, trasforma la gestione della lubrificazione da un'attività basata su scadenze fisse a una realmente basata sulle condizioni. La comprensione dei principi di lubrificazione, la scelta del lubrificante adeguato, l'applicazione della quantità corretta con il metodo corretto e il mantenimento delle condizioni ottimali attraverso il monitoraggio costituiscono insieme le fondamenta di ogni programma efficace per l'affidabilità dei cuscinetti.
