Comprensione dei cuscinetti reggispinta
Definizione: Che cos'è un cuscinetto reggispinta?
A cuscinetto reggispinta (chiamato anche cuscinetto assiale) è un cuscinetto specializzato progettato per supportare carichi orientati parallelamente all'asse dell'albero (carichi assiali o carichi di spinta) e per controllare la posizione assiale di un rotore. A differenza dei cuscinetti radiali che supportano carichi perpendicolari all'albero, i cuscinetti assiali hanno superfici di contatto perpendicolari all'asse dell'albero, il che consente loro di resistere alle forze che cercano di spingere l'albero in entrambe le direzioni assiali.
I cuscinetti reggispinta sono essenziali nei macchinari in cui sono presenti forze assiali, come pompe, compressori, turbine, alberi di trasmissione e apparecchiature orientate verticalmente. Il guasto o la capacità inadeguata dei cuscinetti reggispinta porta a eccessivi vibrazione assiale, gioco assiale dell'albero e potenziali danni catastrofici dovuti al contatto del rotore con componenti fissi.
Tipi di cuscinetti reggispinta
Cuscinetti reggispinta a rotolamento
1. Cuscinetti reggispinta a sfere
- Progetto: Elementi sferici che scorrono tra rondelle reggispinta piane o scanalate
- Capacità di carico: Moderare
- Velocità: Velocità da medie ad alte
- Precisione: Buona precisione di posizionamento assiale
- Applicazioni: Macchine utensili, trasmissioni automobilistiche, carichi di spinta moderati
2. Cuscinetti assiali a rulli cilindrici
- Progetto: Rulli cilindrici tra rondelle reggispinta
- Capacità di carico: Molto alto (contatto lineare vs. contatto puntuale)
- Velocità: Solo velocità basse e medie
- Precisione: Moderare
- Applicazioni: Macchinari pesanti, pompe verticali, ganci per gru
3. Cuscinetti a rulli conici
- Progetto: Il cuscinetto singolo supporta carichi sia radiali che assiali
- Capacità di carico: Alto per carichi combinati
- Regolabilità: Precarico regolabile tramite spaziatura
- Applicazioni: Ruote per autoveicoli, cambi, situazioni di carico combinato
4. Cuscinetti a sfere a contatto obliquo
- Progetto: Contatto sferico ad angolo, supporta carichi sia radiali che assiali
- Configurazione: Spesso utilizzato in coppia (uno contro l'altro o uno di fronte all'altro)
- Velocità: Capacità ad alta velocità
- Applicazioni: Mandrini per macchine utensili, pompe ad alta velocità
Cuscinetti reggispinta a film fluido
1. Cuscinetti reggispinta del cuscinetto basculante
- Progetto: Molteplici cuscinetti girevoli che creano cunei d'olio
- Capacità di carico: Molto alta (megawatt in grandi turbine)
- Velocità: Illimitato (utilizzato fino a 30.000+ giri/min)
- Smorzamento: Eccellente
- Applicazioni: Turbine a vapore, turbine a gas, grandi compressori, generatori
2. Cuscinetti reggispinta a cuscinetto fisso (conico)
- Progetto: Tamponi fissi con superfici coniche
- Capacità di carico: Alto
- Semplicità: Nessuna parte mobile
- Applicazioni: Pompe verticali, turbine idrauliche
Fonti di carichi assiali
In Pompe e Compressori
- Spinta idraulica della girante: La differenza di pressione attraverso la girante crea una forza assiale netta
- Magnitudo: Può pesare migliaia di libbre anche con pompe di medie dimensioni
- Direzione: Tipicamente verso il lato di aspirazione
- Bilanciamento: I fori di bilanciamento, le palette posteriori o le giranti opposte riducono la spinta netta
Nelle turbine
- Il flusso di vapore o gas crea una pressione assiale sulle pale
- L'entità della spinta aumenta con la potenza in uscita
- Può invertire la direzione durante l'avvio o i cambi di carico
- I pistoni fittizi o i pistoni di bilanciamento contrastano la spinta
Nei cambi
- Gli ingranaggi elicoidali generano una spinta assiale (di entità proporzionale alla coppia trasmessa)
- Gli ingranaggi conici creano componenti assiali
- La direzione della spinta dipende dalla direzione dell'ingranaggio (direzione dell'angolo dell'elica)
Altre fonti
- Attrazione magnetica: Nei motori elettrici, lo squilibrio magnetico crea forze assiali
- Eliche e ventole: Spinta aerodinamica dall'accelerazione del fluido
- Trasmissioni a cinghia: Le cinghie angolate creano componenti di forza assiale
- Disallineamento: Il disallineamento angolare nei giunti genera forze assiali oscillanti
Problemi e diagnosi dei cuscinetti reggispinta
Errori comuni
- Sovraccarico: La spinta supera la capacità portante
- Lubrificazione inadeguata: Flusso di olio o grasso insufficiente
- Contaminazione: Particelle che danneggiano le superfici di spinta
- Indossare: Deterioramento della superficie dovuto ad abrasione o fatica
- Surriscaldamento: Attrito eccessivo o raffreddamento inadeguato
Sintomi di vibrazione
- Alto Vibrazione assiale: Indicatore primario di problemi ai cuscinetti reggispinta
- Oscillazione a bassa frequenza: Albero flottante assialmente
- Impatto: Se i giochi sono eccessivi, l'impatto dell'albero si arresta
- Misurazione: Le sonde di prossimità assiali o gli accelerometri rivelano i sintomi
Altri indicatori
- Aumento della temperatura: Cuscinetto reggispinta che si surriscalda
- Rumore: Suoni insoliti provenienti dalla posizione del cuscinetto reggispinta
- Gioco assiale: Movimento misurabile dell'albero in direzione assiale
- Qualità dell'olio: Particelle metalliche nel lubrificante
Monitoraggio e manutenzione
Parametri di monitoraggio critici
- Vibrazione assiale: Misurazione continua o periodica
- Posizione assiale: Sonde di prossimità che tracciano la posizione dell'albero
- Temperatura del cuscinetto reggispinta: Monitoraggio RTD o termocoppia
- Flusso e pressione dell'olio: Per cuscinetti reggispinta a film fluido
Pratiche di manutenzione
- Verificare la lubrificazione adeguata del cuscinetto reggispinta
- Controllare i giochi assiali durante le revisioni
- Ispezionare le superfici dei cuscinetti reggispinta per usura o danni
- Se possibile, misurare i carichi di spinta effettivi (estensimetri, celle di carico)
- Dati di tendenza sulla temperatura e sulle vibrazioni
I cuscinetti assiali, pur ricevendo spesso meno attenzione rispetto ai cuscinetti radiali, sono fondamentali per il controllo della posizione assiale e la capacità di sopportare carichi assiali nelle macchine rotanti. Conoscere le tipologie di cuscinetti assiali, le fonti di carico e le modalità di guasto consente di selezionare correttamente i cuscinetti, di monitorarli efficacemente e di effettuare una manutenzione tempestiva per prevenire guasti che potrebbero causare un contatto catastrofico tra rotore e statore e la distruzione delle apparecchiature.
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