Metodo di calcolo rapido per la previsione del rischio di danneggiamento con innesco superficiale nei cuscinetti volventi

In un supporto volvente correttamente progettato, la completa separazione tra le superfici degli elementi volventi e della pista di rotolamento è ottenuta per mezzo di un film di lubrificante di sufficiente spessore. In questo modo, la sollecitazione massima è localizzata sotto la superficie di contatto, pertanto il processo di affaticamento si verifica in quest’area, ma non vi è alcun cedimento dovuto a danneggiamenti superficiali come usura o “grey staining”. Comunque, vi sono applicazioni dove non si può assicurare che il film di lubrificante consenta la completa separazione, ad esempio nel caso di utilizzo di oli a bassa viscosità o in presenza di basse velocità di rotazione. Se lo spessore del film di lubrificante si riduce, il cuscinetto lavora nelle condizioni di attrito misto. In questo caso si verifica il contatto tra i picchi di rugosità dei corpi volventi e della pista di rotolamento, con il risultato che nell’area di contatto si verificano concentrazioni locali di sollecitazioni . (Figura1.) Sebbene la maggior parte dei cuscinetti funziona senza problemi anche in condizioni di attrito misto, questa concentrazione locale di sollecitazioni può causare “grey staining”, sfaldamenti superficiali o usura (cf. ISO 15243 [1]).
I meccanismi di danneggiamento descritti concorrono tra di loro, possono mutualmente influenzarsi e dipendono dall’interazione tra la superficie in acciaio e il lubrificante. Quindi, spesso sono state condotte ricerche sperimentali per garantire i requisiti funzionali (test FE8 [2]. Per utilizzare completamente la piena capacità prestazionale dei cuscinetti volventi, in modo funzionalmente affidabile, l’obiettivo deve essere di identificare ed evitare condizioni di esercizio critiche nelle fasi iniziali della progettazione. Un importante contributo a questo processo è dato dal modello di calcolo presentato in questo articolo.