Cuscinetti in PU: cuscinetti a sfere rivestiti in poliuretano: dati, selezione e costruzioni personalizzate

Cos'è in realtà un cuscinetto in PU

Un cuscinetto in PU è un elemento volvente composito: un nucleo standard di cuscinetto a sfere a gola profonda, solitamente delle serie 608, 6000, 6200, 626 o 625, con un battistrada in poliuretano stampato di precisione incollato all'anello esterno. Il nucleo in acciaio sopporta carichi radiali e assiali, definisce la precisione di rotazione e stabilisce il limite di velocità. Lo strato di poliuretano gestisce il lato superficiale del lavoro. Si deforma sotto carico per allargare la zona di contatto, smorza le vibrazioni prima che raggiungano il telaio e protegge l'anello esterno dal contatto abrasivo con una rotaia, un binario o un rullo. Se si specifica un cuscinetto rivestito in PU per un rullo trasportatore, un supporto per porta scorrevole o una ruota motrice, la prima decisione non è il colore o la durezza del battistrada. È il cuscinetto centrale, poiché il nucleo regola la capacità di carico e la precisione di funzionamento.

La qualità dell'incollaggio separa un cuscinetto in PU durevole da uno di breve durata. Una struttura economica estende un manicotto in polimero sull'anello esterno in acciaio; sotto carico radiale il manicotto può scivolare, generare calore da attrito interno e ruotare sfasato rispetto al nucleo. Il nostro processo sgrassa e fosfata l'anello esterno, applica un promotore di adesione, quindi stampa ad iniezione il poliuretano a pressione e temperatura controllate. Dopo la polimerizzazione, ogni lotto supera un controllo di adesione torsionale: il battistrada non deve ruotare sull'anello quando viene applicata la coppia specificata in entrambe le direzioni. Questo test è un passaggio positivo o negativo prima che i campioni vengano approvati per la spedizione.

Le famiglie di cuscinetti in PU standard coprono dimensioni del foro da 4 mm a 20 mm, con diametri esterni in poliuretano stampato da circa 2 mm a 10 mm più grandi del diametro esterno dell'anello in acciaio. Un nucleo 608 (8 x 22 x 7 mm), ad esempio, viene comunemente sovrastampato fino a un diametro esterno in PU di 26 mm, mentre un nucleo 6000 (10 x 26 x 8 mm) viene spesso sovrastampato fino a 30 o 35 mm. Queste dimensioni non sono cosmetiche. Il rapporto tra diametro esterno in PU e diametro esterno in acciaio modifica la resistenza al rotolamento, l'accumulo di calore e la distribuzione del carico, quindi dovrebbe essere selezionato per le condizioni di lavoro effettive piuttosto che copiato da un prodotto dall'aspetto simile.

Perché il poliuretano è il materiale preferito per i cuscinetti rivestiti

Il poliuretano è specificato nei cuscinetti rivestiti quando l'applicazione richiede una combinazione di resistenza all'abrasione, ammortizzazione e capacità di carico che i singoli materiali non forniscono. La tabella seguente mette a confronto la resistenza relativa all'abrasione da scorrimento dei comuni materiali polimerici, con un poliuretano termoplastico 85 Shore A indicato come 100.

La gomma naturale è più elastica del PU ma si usura circa tre volte più velocemente in caso di contatto strisciante continuo. Il nylon resiste bene all'usura ma è rigido, quindi trasmette rumore e vibrazioni invece di assorbirli. Il PVC è economico ma debole sotto carico dinamico e impatto a bassa temperatura. Il poliuretano copre la gamma operativa più ampia: da circa 70 Shore A per impieghi silenziosi e a bassa forza a 95 Shore A per applicazioni che richiedono un battistrada duro, dimensionalmente stabile con un certo grado di elasticità.

Il secondo vantaggio è la gestione della pressione di contatto. Quando un cuscinetto in acciaio duro scorre direttamente su una sottile pista metallica, l'area di contatto è piccola e la pressione locale può essere estremamente elevata, segnando la pista e generando rumore. Il battistrada in PU aumenta la zona di contatto, quindi lo stesso cuscinetto può scorrere su binari in acciaio verniciato, alluminio anodizzato o polimero senza danneggiare la superficie di accoppiamento. Gli acquirenti spesso scelgono i cuscinetti rivestiti in PU non perché il cuscinetto stesso si romperebbe, ma perché un cuscinetto in acciaio nudo distrugge il binario o rende il prodotto troppo rumoroso per essere venduto.

Caratteristiche prestazionali e limiti operativi

Il campo operativo di un cuscinetto in PU si riduce a quattro numeri: durezza, carico, temperatura e velocità. Interagiscono, quindi cambiandone uno di solito si spostano anche gli altri. Un battistrada più duro può supportare un carico maggiore ma trasmette più vibrazioni. Un battistrada più morbido è più silenzioso ma devia di più e accumula più calore ad alta velocità. I valori riportati di seguito sono tipici del poliuretano stampato standard su un nucleo di cuscinetto a sfere a gola profonda.

La durezza è la prima specifica da correggere. La gamma da 70 a 80 Shore A è adatta alle rotelle per mobili e alle porte scorrevoli, dove la presa, la silenziosità e la tolleranza di piccoli disallineamenti sono importanti. La fascia da 80 a 90 Shore A è la zona per uso generale per rulli trasportatori e ruote guida, bilanciando la deflessione con la durata dell'usura. La gamma da 92 a 95 Shore A è per ruote pesanti, rulli di bloccaggio e sezioni di trasferimento ad alto carico, dove il battistrada deve mantenere la sua forma e resistere a tagli o strappi.

La temperatura è limitata dalla mescola in PU, non dal cuscinetto in acciaio. Il poliuretano standard funziona continuamente da -20°C a 80°C. Brevi escursioni fino a 110°C sono tollerabili nella maggior parte delle formulazioni, ma il calore prolungato indurisce il battistrada, accelera la fessurazione e indebolisce il legame con l'anello. Se l'applicazione prevede la pulizia a vapore, acqua calda o calore radiante continuo, il progetto dovrebbe utilizzare un grado stabile al calore o un cuscinetto in acciaio non rivestito in quella zona.

La velocità è limitata anche dal battistrada. Lo strato in PU aumenta il diametro di rotolamento effettivo e aggiunge stress centrifugo, quindi un cuscinetto rivestito non può funzionare alla stessa velocità di rotazione del suo nucleo non rivestito. Come regola pratica mantenere la velocità superficiale al di sotto di circa 2 m/s per i gradini morbidi e al di sotto di 5 m/s per i gradini duri, quindi misurare l'aumento di temperatura durante le prime ore di funzionamento. Se il requisito della velocità basata sul tempo è dominante, ad esempio un motore con il cuscinetto montato direttamente sull'albero, lo spessore del battistrada deve essere ridotto oppure il gioco interno del nucleo e il grasso devono essere specificati per la velocità effettiva.

Configurazioni standard, profili del battistrada e opzioni

I cuscinetti rivestiti in PU sono prodotti in diverse forme geometriche. Un battistrada cilindrico piatto è lo standard per rulli diritti e ruote trasportatrici. Un battistrada con scanalatura a V centra il cuscinetto sulle guide a V e mantiene il gruppo allineato senza flange di guida aggiuntive. I profili con scanalatura a U o concavi scorrono su tubi tondi e guide metalliche. Le forme bombate del battistrada gestiscono il disallineamento angolare tra i rulli adiacenti e riducono il carico sui bordi. Il profilo viene lavorato nello stampo, pertanto il passaggio da piano a scanalato non modifica in modo significativo il cuscinetto del nucleo, il prezzo o i tempi di consegna.

• Profilo cilindrico piatto: rulli rettilinei, tavole di trasferimento, ruote di trasporto
• Profilo con scanalatura a V: guide a V, carrelli, supporti per porte scorrevoli
• Profilo con scanalatura a U: guide per tubi tondi, guidafili, sistemi di carrucole leggere
• Profilo bombato: rulli autocentranti, compensazione dei disallineamenti
• Profilo del bordo smussato: rulli guidabordo e trascinamento del nastro

I colori e le qualità dei materiali possono essere personalizzati senza modificare le dimensioni. Il PU nero è l'impostazione predefinita industriale perché il nero di carbonio migliora la consistenza dell'usura e la resistenza ai raggi UV. I gradini arancioni e verdi vengono utilizzati nelle zone di sicurezza o per identificare la funzione di un rullo su una linea di produzione. Il PU bianco è disponibile per aree legate al settore alimentare in cui è necessario evitare il trasferimento di colore, anche se la formulazione deve essere controllata rispetto alla temperatura operativa e ai prodotti chimici detergenti utilizzati.

Tre serie rappresentative del catalogo mostrano la gamma: PU 608-267, un cuscinetto a 608 nuclei con diametro esterno in PU di 26 mm e larghezza di 7 mm; PU 626-268, una serie a 626 nuclei offerta anche con un albero esteso in acciaio per il montaggio diretto dei rulli; e PU 6201-4018, una serie con nucleo 6201 con diametro esterno in PU di 40 mm e larghezza di 18 mm per rulli di bloccaggio e vassoi di trasferimento più pesanti.

Cuscinetto a sfere a gola profonda rivestito in PU 608-267 per applicazioni versatili Questo cuscinetto a 608 nuclei con diametro esterno in PU di 26 mm è adatto al funzionamento frequente e agli ambienti corrosivi, offrendo bassa rumorosità e resistenza all'usura, come evidenziato nella serie del catalogo. Visualizza il prodotto →

PU 626-268 Cuscinetto a sfere a gola profonda in PU nero con opzione albero esteso Caratterizzato da un rivestimento in PU nero e 626 nuclei, questo modello resiste all'umidità e alla corrosione, con un albero in acciaio esteso disponibile per il montaggio diretto dei rulli nei sistemi di trasferimento. Visualizza il prodotto →

PU 6201-4018 Cuscinetto rivestito in PU per carichi pesanti per rulli di bloccaggio Con un diametro esterno in PU di 40 mm e una larghezza di 18 mm, questo cuscinetto con nucleo 6201 gestisce carichi più pesanti, riducendo l'attrito e il rumore per vassoi di trasferimento e macchinari industriali. Visualizza il prodotto →

Tutti questi possono essere assemblati con guarnizioni in gomma (RS) o schermi in acciaio (ZZ) sull'anima in acciaio. Le versioni sigillate sono consigliate per officine polverose, linee di lavorazione del legno, aree umide o qualsiasi ambiente in cui il grasso all'interno del nucleo deve rimanere pulito per preservare il comportamento silenzioso dell'insieme.

Dove vengono utilizzati i cuscinetti in PU

Le applicazioni si dividono in quattro gruppi: spostamento silenzioso di parti pesanti, guida di prodotti lungo un binario, funzionamento in condizioni umide o polverose e protezione di una costosa superficie di accoppiamento. In ogni caso il cuscinetto svolge due compiti contemporaneamente, sopportando il carico e gestendo il contatto superficiale, motivo per cui viene specificato al posto di un cuscinetto in acciaio semplice.

Come selezionare il cuscinetto in PU giusto

Selezionare un cuscinetto in PU significa abbinare quattro variabili contemporaneamente: dimensione del cuscinetto centrale, durezza del PU, profilo del battistrada e tipo di guarnizione. La tabella seguente fornisce un punto di partenza praticabile per i requisiti più comuni.

Il metodo di montaggio è la considerazione successiva. Se il cuscinetto viene pressato su un albero in acciaio, la tolleranza del foro del cuscinetto centrale controlla l'accoppiamento. I nuclei standard con scanalatura profonda sono realizzati secondo i sistemi di tolleranza ISO; per i gruppi di rulli in PU consigliamo la tolleranza del foro P6 o migliore e l'albero deve seguire la tolleranza h7 consigliata per quel foro. Durante il test del campione, verificare la seguente lista di controllo:

• Misurare il diametro esterno dell'unità di elaborazione in tre posizioni lungo la larghezza; una variazione superiore a 0,15 mm può causare l'oscillazione del rullo.
• Controllare la concentricità tra il foro e il battistrada in PU ruotando il cuscinetto su un mandrino dotato di comparatore; L'eccentricità superiore a 0,1 mm diventa visibile in velocità.
• Applicare una coppia tra il battistrada e l'anello per confermare la forza di tenuta del legame.
• Eseguire il prototipo caricato alla velocità di lavoro e misurare la temperatura dell'anello esterno dopo 1 ora e dopo 24 ore. Una temperatura stabile significa che il bilancio termico è accettabile.
• Controllare il rumore con un misuratore di decibel o con una prova di ascolto a velocità operativa; il battistrada in PU non deve creare rumore tonale contro la pista.

Produzione e controllo qualità

La qualità dei cuscinetti in PU viene decisa nel processo di stampaggio. La temperatura, la pressione di iniezione, la velocità di chiusura dello stampo e il tempo di indurimento influenzano tutti le dimensioni finali e la forza di adesione. La nostra linea di produzione opera secondo le procedure ISO 9001:2015, con tracciabilità dei lotti di materiale per ogni lotto di anime in acciaio e materia prima in poliuretano. La filiale di produzione detiene la certificazione del sistema di qualità GB/T 19001-2016 e la capacità annuale di cuscinetti e elementi di fissaggio di precisione è di 30 milioni di set.

L'ispezione in entrata riguarda l'anima in acciaio: diametro del foro, diametro dell'anello esterno, gioco radiale, rumore e condizioni di tenuta. Dopo lo stampaggio, del battistrada in PU vengono misurati il ​​diametro esterno, la larghezza, la rotondità e la concentricità rispetto al foro. Le tolleranze tipiche sono /-0,15 mm sul diametro esterno dell'unità PU e un run-out non superiore a 0,1 mm. Per ogni lotto viene inoltre controllata la durezza del battistrada al valore Shore specificato e viene eseguito un test di adesione distruttivo su un campione di ogni cavità dello stampo.

L'imballaggio per l'esportazione evita che i battistrada si deformino durante il trasporto. I cuscinetti vengono posizionati singolarmente in vassoi, quindi imballati e pallettizzati per il trasporto marittimo o aereo, con separatori morbidi tra gli strati per evitare l'appiattimento del PU durante i lunghi viaggi in container.

Dimensioni, colori e opzioni di assemblaggio personalizzate

Le richieste personalizzate più frequenti che elaboriamo riguardano un diametro esterno specifico in PU per adattarsi a un interstizio esistente, un battistrada più largo o più stretto, un anello interno esteso su una o entrambe le estremità, un albero in acciaio pressato e un battistrada colorato per l'identificazione del prodotto. La personalizzazione non richiede un nuovo design del cuscinetto, perché il nucleo rimane una serie standard a gola profonda; cambiano solo la geometria dello stampo e i parametri di stampaggio. Lo strato in PU può anche essere combinato con un albero come un'unica unità a rulli, il che semplifica il montaggio per il cliente.

Quando gli ingegneri specificano un cuscinetto in poliuretano per una nuova macchina, il percorso più veloce è iniziare con un nucleo standard e regolare le dimensioni del PU durante la fase di campionamento. I consigli pratici sul confronto dei materiali, dei gradi di durezza e dei limiti di applicazione sono forniti nella nostra guida su come scegliere il giusto cuscinetto a sfere a gola profonda in PU .

Per i nuclei non standard, come cuscinetti a doppia fila, nuclei in acciaio inossidabile o dimensioni del foro esterne all'intervallo standard, li trattiamo come progetti dedicati con una propria procedura di approvazione del campione. I cuscinetti di precisione personalizzati non standard sono una linea di prodotti separata perché le fasi di lavorazione, trattamento termico e ispezione sono diverse dallo stampaggio PU standard. Per avviare un preventivo è sufficiente fornire un disegno con la direzione del carico, lo stile di montaggio e le condizioni ambientali richiesti.

Installazione, manutenzione e guasti comuni

La maggior parte dei guasti ai cuscinetti in PU sono legati all'installazione. Premendo un rullo coperto su un albero sovradimensionato o martellando sull'anello esterno invece che su quello interno, si danneggiano sia il battistrada che l'anima in acciaio. La seguente procedura copre la maggior parte dei gruppi di rulli in PU:

1. Pulire l'albero e controllare il diametro rispetto alla tolleranza del foro prima di pressare.
2. Applicare un sottile strato di olio o grasso di montaggio sull'albero, non sul battistrada.
3. Premere il cuscinetto esercitando forza solo sull'anello interno; per i rulli rivestiti supportare l'anello interno con un attrezzo pressore che non tocchi il battistrada in PU.
4. Per gli accoppiamenti con interferenza, utilizzare una pressa a manicotto o una pressa idraulica con corsa lenta e controllata. Non colpire mai il cuscinetto con un martello.
5. Dopo il montaggio, ruotare manualmente il gruppo per verificare il libero movimento e la rotazione concentrica.

Durante il servizio, verificare la presenza di tre sintomi: movimento relativo tra battistrada e anello, appiattimenti e rumore. La separazione del battistrada solitamente indica una pressatura sovradimensionata, una condizione di funzionamento surriscaldata o l'esposizione a una sostanza chimica incompatibile. Appaiono punti piatti quando un battistrada morbido viene lasciato sotto carico statico per un lungo periodo o quando il rullo trascina invece di ruotare. Il rumore proviene quasi sempre dal cuscinetto centrale: una volta che l'acqua o la polvere superano la guarnizione, il grasso si degrada e il cuscinetto diventa udibile anche se il battistrada sembra ancora corretto.

Pulire i cuscinetti rivestiti in PU con acqua e sapone neutro o con lo stesso solvente utilizzato attorno all'apparecchiatura, dopo aver verificato la compatibilità del solvente con il poliuretano. Non immergere il cuscinetto in sgrassanti a base di petrolio per lunghi periodi; possono plastificare il battistrada e modificarne la durezza in modo permanente.

Domande frequenti

Qual è la differenza tra un cuscinetto in PU e un cuscinetto rivestito in gomma?

I cuscinetti rivestiti in gomma standard in gomma naturale, EPDM o SBR offrono elevata elasticità e buona presa e il costo della materia prima è inferiore. Il poliuretano offre circa il doppio della resistenza all'abrasione, una maggiore resistenza allo strappo e una gamma di durezza più ampia. Per un rullo che funziona continuamente, ad esempio un rullo trasportatore che trasporta imballaggi abrasivi, il PU in genere dura molto più a lungo prima che l'usura della superficie modifichi il diametro di scorrimento. La gomma rimane una buona scelta per rulli molto morbidi e ad alta aderenza a velocità molto basse, ma il PU copre la maggior parte delle applicazioni industriali e di arredamento con una durata di servizio più lunga.

Quale durezza Shore dovrei scegliere?

Utilizzare da 70 a 75 Shore A quando il cuscinetto funziona su una pista fragile, necessita di una presa elevata o deve attutire un gruppo leggero dalle vibrazioni. Utilizzare da 80 a 85 Shore A per rulli per uso generale, porte scorrevoli, cassetti e rulli di trasporto. Utilizzare da 90 a 95 Shore A per carichi pesanti, forze di bloccaggio elevate e applicazioni in cui la stabilità dimensionale conta più dell'assorbimento del rumore. In caso di dubbi, inviare i dati di carico e velocità e richiedere campioni in due gradi di durezza; la differenza misurabile nell'usura e nella resistenza al rotolamento deciderà rapidamente.

È possibile utilizzare un cuscinetto in PU in ambienti umidi o soggetti a lavaggio?

Lo stesso PU standard resiste all'umidità, ai detergenti acquosi e a molti oli. Il punto debole è il nucleo del cuscinetto: se l'acqua entra in un cuscinetto non sigillato, le piste di acciaio si corrodono e il grasso si deteriora. Specificare le versioni RS con tenuta in gomma per ambienti soggetti a lavaggio e verificare che il labbro di tenuta non sporga oltre il battistrada in PU. Per l'esposizione chimica, testare il fluido specifico perché acidi forti, alcali caldi e alcuni solventi possono gonfiare o ammorbidire il battistrada in poliuretano.

Un battistrada in PU segna pavimenti o binari in alluminio?

Un battistrada in poliuretano modellato uniformemente normalmente non segna pavimenti puliti o binari in alluminio anodizzato. La marcatura appare quando il battistrada raccoglie particelle dure come sabbia o trucioli di metallo e le preme sul pavimento. Per ambienti con corpi estranei, utilizzare un battistrada leggermente più duro intorno a 90 Shore A e mantenere pulito il percorso di rotolamento; la pulizia periodica della superficie del battistrada impedisce l'incorporamento di particelle.

Quali opzioni personalizzate sono disponibili per i cuscinetti in PU?

Le opzioni personalizzate includono diametro esterno in PU, larghezza del battistrada, profilo del battistrada, colore del battistrada, dimensione del foro, anello interno esteso e albero pressato. Le quantità minime dell'ordine partono generalmente da 500 a 1.000 pezzi per dimensione per i colori personalizzati standard e i campioni di sviluppo possono essere realizzati con lo stampo reale. Per progetti speciali sono disponibili design del nucleo non standard, come cuscinetti a doppia fila o nuclei in acciaio inossidabile, che vengono quotati separatamente dopo la revisione del disegno.

Quanto dura un cuscinetto in PU?

La durata è determinata dal cuscinetto centrale quando il battistrada è selezionato correttamente. Un nucleo sigillato con scanalatura profonda sotto carico normale può funzionare per migliaia di ore. Il battistrada in PU deve essere ispezionato per individuare eventuali appiattimenti, fessurazioni e riduzione del diametro. Nelle applicazioni di trasporto con battistrada da 80 a 85 Shore A a velocità moderata, il battistrada in genere dura più dell'intervallo di manutenzione dell'attrezzatura. Il modo più affidabile per stimare la durata è un test del prototipo sulla pista reale, con diametro del battistrada misurato e rumore registrati a intervalli regolari.