Calcolatore del carico sui cuscinetti
Un carico radiale applicato tra due cuscinetti si ripartisce tra i due in proporzione inversa alle distanze. Inserite il carico e le due distanze per ottenere la reazione su ciascun appoggio; aggiungete foro e lunghezza della boccola per leggere il carico specifico in N/mm².
Il calcolatore vale per un albero o un perno appoggiato in due punti con un solo carico radiale tra i due appoggi: il perno di uno snodo in due boccole, l’albero di una pompa tra due cuscinetti, un rullo montato su un albero. Con più carichi, calcolate ciascun carico separatamente e sommate le reazioni su ogni cuscinetto.
Formula: reazioni di un albero su due appoggi
Per un carico P a distanza L1 dal cuscinetto 1 e L2 dal cuscinetto 2, l’equilibrio dei momenti rispetto a ciascun appoggio dà R1 = P · L2 / (L1 + L2) e R2 = P · L1 / (L1 + L2). Il cuscinetto più vicino al carico ne porta la parte maggiore; se il carico è in asse con un cuscinetto, quel cuscinetto lo porta per intero. La somma R1 + R2 è sempre uguale a P.
Le formule presuppongono che il carico si trovi tra i due cuscinetti. Con un carico a sbalzo, fuori dall’interasse, una delle due reazioni diventa negativa (agisce nel verso opposto) e il suo modulo può superare P: è un caso che merita uno schizzo e un messaggio ai nostri tecnici, più che un calcolatore.
Dalla reazione al carico specifico
I materiali per cuscinetti a strisciamento si classificano in base al carico specifico, cioè la reazione divisa per l’area proiettata della boccola: p = R / (d × L), in N/mm² (1 N/mm² = 1 MPa ≈ 145 psi). Inserite foro e lunghezza e il calcolatore indica p su ciascun cuscinetto. Confrontatelo con il limite riportato nelle pagine prodotto: le boccole in acciaio temprato JBM-ST, per esempio, sono dichiarate per 250 N/mm² statici, mentre le boccole in bronzo fuso e bimetalliche hanno valori più bassi, che dipendono dalla lega.
I limiti statici non sono limiti di funzionamento. Una boccola in movimento ha anche un limite di PV, il prodotto tra carico specifico e velocità di scorrimento: per quella verifica usate il calcolatore PV per cuscinetti a strisciamento.
Quando i due cuscinetti ricevono carichi molto diversi, è normale prevedere una boccola più lunga o di un altro materiale sul lato più caricato, anziché sovradimensionarle entrambe.
Esempio svolto
Il perno di una benna porta P = 120 kN tra due boccole, a 120 mm dal cuscinetto 1 e a 80 mm dal cuscinetto 2. R1 = 120 × 80 / 200 = 48 kN e R2 = 120 × 120 / 200 = 72 kN. Con boccole di foro 60 mm e lunghezza 70 mm l’area proiettata è di 4.200 mm², da cui 11,4 N/mm² sul cuscinetto 1 e 17,1 N/mm² sul cuscinetto 2: entrambi ampiamente entro il limite statico di una boccola per perno in acciaio temprato o bimetallica.
Ipotesi e limiti del calcolo
Il calcolo è statica piana. Non tiene conto di:
- Peso dell’albero e attrito dei cuscinetti, in genere trascurabili rispetto al carico applicato.
- Disallineamento e flessione dell’albero, che concentrano il carico ai bordi della boccola: le boccole lunghe su alberi flessibili subiscono ai bordi pressioni più alte di quanto indichi p.
- Carichi assiali (di spinta), che vengono sopportati da flange o ralle reggispinta e non fanno parte della reazione radiale.
- Fattori dinamici e d’urto. Moltiplicate P per il fattore di servizio della vostra macchina prima di confrontarlo con un limite statico.
Domande frequenti
Quale dei due è il cuscinetto 1?
Quello che preferite: il calcolatore è simmetrico. Numerate i cuscinetti sullo schizzo, inserite come L1 la distanza dal carico a quel cuscinetto e i risultati seguono la stessa numerazione.
E se il carico non si trova tra i due cuscinetti?
Allora l’albero è a sbalzo e una delle reazioni cambia verso. Le formule qui sopra non si applicano più direttamente: inviateci lo schizzo e calcoliamo le reazioni insieme a voi.
Perché il calcolatore chiede foro e lunghezza della boccola?
Per trasformare la reazione in carico specifico, che è il modo in cui si classificano i materiali per cuscinetti a strisciamento. L’area proiettata è foro × lunghezza, non la superficie curva.
Posso inserire il carico in kN o in lbf?
Inserite newton o libbre-forza secondo il selettore dell’unità; per 120 kN digitate 120000. I risultati oltre 10 kN vengono mostrati in kN.
Conoscete il carico? Il materiale lo proponiamo noi.
Inviateci le reazioni, il diametro del perno e la lunghezza della boccola insieme all’applicazione. I nostri tecnici rispondono con materiale, misura e preventivo entro 12 ore.
Risposta al preventivo: 12 h · Campioni gratuiti · Nessun minimo d’ordine