Supporto del carico assiale: Assorbimento delle forze verticali (fino a migliaia di kilonewton) provenienti dal cono in movimento, dall'albero principale e dallo schiacciamento del materiale, prevenendo lo spostamento assiale dei componenti chiave.
Facilitazione della rotazione: Consente una rotazione fluida dell'albero principale o dell'anello di regolazione mantenendo la stabilità assiale, riducendo l'attrito e la perdita di energia.
Manutenzione dell'allineamento: Assicurarsi che l'albero principale rimanga concentrico al telaio, evitando disallineamenti che potrebbero causare un'usura irregolare del mantello, della concavità o di altri componenti.
Integrazione della lubrificazione: Lavorare con il sistema di lubrificazione per distribuire l'olio in modo uniforme sulle superfici di contatto, riducendo al minimo l'usura e la generazione di calore sotto carichi elevati.
Collare di spinta (elemento rotante): Un componente a forma di disco fissato all'albero principale, dotato di una superficie di spinta lavorata con precisione (Ra0,8–1,6 μm) che entra in contatto con le pastiglie dei cuscinetti. È realizzato in acciaio legato ad alta resistenza (ad esempio, 42CrMo) con una superficie temprata (HRC 50–55).
Cuscinetti di spinta (elementi fissi): Pattini segmentati o circolari completi (da 3 a 8 pezzi) che sopportano carichi assiali contro il collare reggispinta. Sono realizzati in metallo Babbitt (a base di stagno: Sn 83-85%, Sb 11-13%), bronzo (ZCuSn10Pb1) o materiali bimetallici con supporto in acciaio e rivestimento resistente all'usura.
Alloggiamento del cuscinetto: Un involucro cilindrico o anulare che mantiene in posizione i pattini reggispinta, montato sul telaio o sull'anello di regolazione. È realizzato in ghisa (HT300) o acciaio fuso (ZG270-500) e presenta scanalature per la distribuzione del lubrificante.
Sistema di lubrificazione:
Porte di ingresso/uscita dell'olio: Canali nell'alloggiamento che forniscono lubrificante pressurizzato (olio minerale o grasso sintetico) alle superfici di contatto tra il collare e le pastiglie.
Scanalature per l'olio: Scanalature circonferenziali o radiali nell'alloggiamento del cuscinetto o sulle superfici delle pastiglie per garantire una distribuzione uniforme dell'olio e prevenire l'attrito a secco.
Perni/clip di posizionamento: Dispositivi che fissano i cuscinetti reggispinta nell'alloggiamento, impedendone la rotazione o lo spostamento sotto carico.
Elementi di tenuta: O-ring o guarnizioni a labirinto che impediscono la fuoriuscita di lubrificante e bloccano la contaminazione da polvere, acqua o particelle di minerale.
Selezione dei materiali: L'acciaio legato ad alta resistenza (42CrMo) è scelto per la sua eccellente resistenza alla trazione (≥1080 MPa) e tenacità all'impatto (≥60 J/cm²).
Forgiatura: La billetta di acciaio viene riscaldata a 1100–1200 °C e forgiata in una forma di disco tramite forgiatura a stampo aperto, affinando la struttura dei grani ed eliminando i difetti interni.
Trattamento termico: La tempra (850–880 °C, raffreddata ad olio) seguita dal rinvenimento (550–600 °C) consente di ottenere una durezza del nucleo di HRC 28–35. La superficie di spinta è temprata a induzione a HRC 50–55 per resistere all'usura.
Lavorazione meccanica: I processi di tornitura e rettifica CNC consentono di ottenere planarità (≤0,01 mm/m) e rugosità superficiale (Ra0,8 μm) sulla superficie di spinta, con tolleranza dimensionale (±0,02 mm) per il diametro esterno.
Selezione dei materiali: Il metallo Babbitt a base di stagno (lega Sn-Sb-Cu) viene utilizzato per il suo basso coefficiente di attrito (≤0,1) e l'eccellente adattabilità a piccoli disallineamenti.
Fusione: Il metallo Babbitt viene fuso su una piastra di supporto in acciaio (Q235) tramite fusione centrifuga o fusione a gravità, formando uno strato di rivestimento spesso 2-5 mm. Il supporto in acciaio viene pre-pulito e irruvidito per garantire l'adesione metallurgica.
Lavorazione meccanica: La superficie del cuscinetto è rettificata per ottenere planarità (≤0,02 mm/m) e rugosità superficiale (Ra1,6 μm). Le scanalature per la lubrificazione sono fresate sulla superficie con una profondità precisa (0,5–1 mm).
Selezione dei materiali: La ghisa grigia (HT300) è selezionata per il suo buon smorzamento delle vibrazioni e la sua lavorabilità, con una resistenza alla trazione di ≥300 MPa.
Fusione in sabbia: Per fondere l'alloggiamento viene utilizzato uno stampo in sabbia legato con resina, con anime che formano i canali dell'olio e gli elementi di montaggio. La temperatura di colata è di 1380–1420 °C.
Trattamento termico: La ricottura a 550–600°C allevia lo stress della fusione, riducendo il rischio di deformazione durante la lavorazione.
Lavorazione meccanica: I processi di fresatura e foratura CNC creano fori di montaggio, porte dell'olio e incavi per le pastiglie, con tolleranza dimensionale (±0,1 mm) per le caratteristiche critiche.
Installazione del cuscinetto di spinta: I cuscinetti vengono premuti nelle cavità dell'alloggiamento con una leggera interferenza (0,01–0,03 mm) e fissati con perni di posizionamento.
Integrazione del sistema di lubrificazione: I canali dell'olio vengono puliti e testati per verificarne il flusso, con guarnizioni installate per evitare perdite.
Allineamento del collare reggispinta: Il collare viene montato sull'albero principale e ne viene verificata la perpendicolarità all'asse dell'albero (≤0,05 mm/m) mediante un comparatore a quadrante.
Test di run-out: Il cuscinetto assemblato viene ruotato in condizioni di assenza di carico per misurare l'oscillazione radiale e assiale, garantendo valori ≤0,05 mm.
Prove sui materiali: L'analisi della composizione chimica (spettrometria) verifica la conformità della lega (ad esempio, 42CrMo, HT300). I test di durezza (Rockwell/Brinell) confermano che la durezza superficiale e quella del nucleo soddisfano le specifiche.
Ispezione dimensionale: Le macchine di misura a coordinate (CMM) verificano le dimensioni critiche del collare, delle pastiglie e dell'alloggiamento, garantendo il rispetto delle tolleranze. Planarità e parallelismo vengono verificati utilizzando piani ottici.
Prove non distruttive (NDT):
I test a ultrasuoni (UT) rilevano difetti interni nel collare di spinta (ad esempio crepe, inclusioni).
Il test con particelle magnetiche (MPT) ispeziona la superficie di spinta del collare per individuare eventuali crepe superficiali.
I test di adesione (test a ultrasuoni o di pelatura) garantiscono l'adesione tra babbitt e acciaio nei cuscinetti di spinta (nessuna delaminazione).
Test delle prestazioni:
Il test di carico applica il 120% del carico assiale nominale per 1 ora, monitorando l'aumento della temperatura (≤40°C rispetto alla temperatura ambiente) e l'usura (≤0,01 mm).
Il test di attrito misura il coefficiente di attrito in condizioni operative simulate, richiedendo valori ≤0,15 con una lubrificazione adeguata.
Validazione della lubrificazione: La prova di pressione dei canali dell'olio garantisce l'assenza di ostruzioni, con portate verificate per soddisfare le specifiche di progettazione.
