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Cuscinetti - 2017-03-06

Le unità Agri Disc Hub di NSK si contraddistinguono per la lunga durata in condizioni ambientali gravose

Le tenute dei cuscinetti volventi utilizzati su macchine agricole devono resistere a condizioni operative estremamente gravose. A questo scopo NSK ha sviluppato nuove tenute per cuscinetti radiali rigidi a sfere che offrono un compromesso ideale fra capacità di tenuta e attrito ridotto. Le nuove tenute hanno dato prova della loro efficacia in una serie di test impegnativi.

 

La fabbrica fu realizzata nel 1954 da un costruttore di macchine agricole per produrre cuscinetti volventi per le proprie esigenze. NSK ha rilevato la struttura nel 1990 e, oggi, le unità Agri Disc Hub sono una delle sue specialità più richieste in tutto il mondo. Queste unità pronte per essere installate vengono solitamente montate su macchine per la lavorazione del terreno, ad esempio gli erpici a dischi compatti.

Gli erpici a dischi disgregano il terreno mediante unità a forma di disco, montate separatamente e caricate a molla. Queste attrezzature devono restare sempre in rotazione e operare in maniera fluida, in qualsiasi condizione del terreno e profondità di lavoro. Le velocità operative possono raggiungere i 18 km/h su terreni accidentati e la macchina deve resistere a eventuali impatti con pietre presenti nel terreno. Poiché i dischi sono inclinati rispetto alla direzione di avanzamento, i cuscinetti volventi sono soggetti a elevati carichi assiali, oltre ad altri fattori di rischio quali polvere abrasiva, umidità, sporcizia e fertilizzanti corrosivi. Tutti questi fattori sottopongono il cuscinetto e la tenuta a sollecitazioni pesanti.

Quando l’erpice a dischi ha completato il suo lavoro, la macchina viene solitamente lavata con un getto ad alta pressione e messa a riposo per molti mesi, fino alla stagione successiva. Questo periodo rappresenta un’ulteriore minaccia per il cuscinetto, perché la tenuta deve essere in grado di resistere all’infiltrazione di acqua.

Tenendo conto di tutti questi fattori, il team di progettazione del Centro Tecnologico Europeo (ETC) di NSK a Ratingen, in Germania, ha lavorato allo sviluppo di un sistema di tenuta ad alta efficienza ottimizzato per applicazioni agricole. L'approccio adottato è basato sul sistema impiegato da un'azienda leader internazionale nel settore delle macchine agricole per qualificare i cuscinetti volventi acquistati da fornitori esterni.

Questo costruttore utilizza un banco di prova che sottopone i cuscinetti a velocità di rotazione di 5.000 giri/min e un carico di 900 N. Il test dura 500 ore e simula l’usura della tenuta nell’arco di una stagione. Successivamente viene simulato il processo di pulizia ad alta pressione su un secondo banco prova, dove il cuscinetto viene colpito da un getto d’acqua a 11 bar e 90°C da una distanza di 200 mm. Vengono eseguiti 220 cicli di prova prima di riportare il cuscinetto sul primo banco per un secondo test da 500 ore.

I banchi prova, riprodotti nell’ETC di NSK a Newark, in Inghilterra, riproducono fedelmente le condizioni estreme delle lavorazioni agricole per un arco di tempo di due anni. Al termine dei test, i cuscinetti vengono pesati con una tolleranza di 1µg per rilevare eventuali perdite di grasso. Vengono quindi ispezionati visivamente, valutando l’efficienza e l’usura delle tenute.

Contestualmente alla progettazione dei banchi prova, i tecnici NSK hanno completato lo sviluppo della nuova tenuta. L’applicazione richiede chiaramente elevata capacità di tenuta in condizioni estreme e il modo migliore per ottenerla è utilizzare una tenuta che aderisca con forza alla struttura circostante. Tuttavia, questa soluzione avrebbe effetti indesiderati quali un aumento dell'attrito e della generazione di calore, con conseguente riduzione dell'efficienza energetica e della vita utile.

Per risolvere questi problemi, la nuova tenuta a triplo labbro denominata DG/DDG si differenzia dalle tenute esistenti per la presenza di un doppio labbro di gomma acrilonitrile-butadiene con rinforzo in acciaio. Inoltre, sul lato interno della scanalatura a U più profonda, viene applicata un'altra tenuta che forma una barriera al grasso.

I cuscinetti radiali rigidi a sfere con tenute DG/DDG sono stati sottoposti a prove comparative intensive. Al termine dei test questi cuscinetti hanno evidenziato una capacità di tenuta nettamente migliore rispetto sia ai cuscinetti radiali rigidi a sfere di NSK con tenute DU, sia ai prodotti della concorrenza.

I cuscinetti soddisfano pienamente i requisiti severi delle aziende agricole in termini di tenuta/prestazioni e bassa coppia di attrito. Le richieste da parte dei costruttori di macchine agricolo sono così aumentate e NSK ha già avviato la produzione su larga scala di cuscinetti radiali rigidi a sfere con le nuove tenute DG e DDG (tenuta su uno/due lati).

 

On purpose-built test rigs, rolling bearings were subjected to loads that simulate agricultural machinery use over a whole season

Su banchi prova appositamente progettati, i cuscinetti volventi sono stati sottoposti a carichi che simulano l'utilizzo di macchine agricole nell'arco di una stagione

 

Even after 200 hours of water jet testing, no water penetration into the bearings could be detected

Anche dopo 200 ore di lavaggi ad alta pressione, non sono state riscontrate infiltrazioni di acqua nei cuscinetti.

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