Pulegge portanti: selezione, segnali di guasto e manutenzione per trasmissioni a cinghia

Una macchina confezionatrice che consuma una puleggia tendicinghia ogni tre mesi non ha quasi mai problemi al guscio; ha un problema con i cuscinetti. Nelle linee di trasporto, nelle macchine da stampa e nei telai tessili, il piccolo cuscinetto all'interno di una puleggia portante decide quanto a lungo sopravvive il gruppo, quanto funziona silenziosamente e con quanta affidabilità la cinghia mantiene la sua tensione. Scegli il cuscinetto correttamente e la puleggia diventa un componente "mont-and-forget"; scegli male e lo stesso smontaggio si ripete ogni trimestre. Questa guida spiega come funzionano le pulegge con cuscinetti, quali tipi di cuscinetti resistono meglio, come si presenta il cedimento precoce e come abbinare la puleggia alla cinghia che guida.

Cos'è una puleggia portante e perché il cuscinetto decide tutto

Una puleggia portante è una ruota che porta un cuscinetto con elemento volvente nel suo mozzo, quindi il guscio gira liberamente su un albero fisso mentre la cinghia scorre sulla faccia esterna. In una trasmissione tipica li incontrerete come tenditori che aumentano l'avvolgimento attorno al conducente, tenditori che mantengono teso il lato lento, rulli di rinvio che reindirizzano il percorso del nastro e rulli di guida o di ritorno all'interno dei telai del trasportatore. Due sistemi di attrito separati condividono una parte: il contatto tra la cinghia e la faccia della puleggia e il contatto volvente all'interno delle piste dei cuscinetti. In pratica, il guscio dura più a lungo del cuscinetto, perché la vita del cuscinetto viene consumata dai cicli di carico, dal degrado del grasso e dalla contaminazione piuttosto che dal solo contatto della cinghia. Ecco perché gli acquirenti esperti specificano prima la qualità del cuscinetto, il tipo di tenuta e la tolleranza di adattamento, quindi confermano successivamente il diametro del guscio, la corona e la finitura superficiale.

Tipi di cuscinetti che troverai all'interno delle pulegge

I cuscinetti a sfere a gola profonda dominano il lavoro sulle pulegge perché sopportano carichi combinati radiali e assiali leggeri ad alta velocità a costi modesti. Quando i carichi assiali crescono, come nei tensionatori a molla, prendono il sopravvento i design dei contatti angolari. La testa del trasportatore pesante e le pulegge di avvolgimento sostituiscono i cuscinetti a rulli conici, mentre i rulli guida compatti possono utilizzare rullini dove lo spazio radiale è limitato. La tabella seguente confronta le famiglie che è più probabile incontrare quando si acquistano pulegge per sistemi a cinghia.

Famiglie di cuscinetti comuni utilizzate all'interno delle pulegge e i compiti che ciascuna di esse si adatta meglio.
Tipo di cuscinetto	Capacità di carico	Capacità di velocità	Ruolo tipico della puleggia
Sfera a gola profonda, sigillata in gomma (2RS)	Radiale moderato più assiale leggero	Alto	Tenditori e tenditori su trasmissioni a cinghia dentata, piana e scanalata
Sfera con gola profonda, protezione metallica (ZZ)	Radiale moderato più assiale leggero	Molto alto	Alto-speed guide pulleys in clean indoor machinery
Sfera a contatto angolare	Alto axial with moderate radial	Alto	Tenditore a molla e pulegge tenditrici
Rullo conico	Carichi combinati pesanti	Moderato	Pulegge di testa, coda e di ripresa del trasportatore
Rullo ad aghi	Alto radial in narrow space	Moderato	Rulli guida compatti con spazio radiale ridotto

Perché i cuscinetti della puleggia si guastano presto

I rapporti sugli smontaggi continuano a indicare lo stesso breve elenco di colpevoli. Conduttori di grasso contaminati o sbiaditi, seguiti da disallineamento che carica un bordo della pista, sovraccarico oltre il valore dinamico e danni all'installazione dovuti a urti durante l'inserimento a pressione o colpi di martello sulle facce dell'anello. Il grafico seguente mostra come i guasti prematuri si distribuiscono generalmente tra queste cause profonde nelle flotte industriali miste.

Cause profonde dei guasti prematuri dei cuscinetti delle pulegge (quota di casi segnalati)

Contaminazione

32%

Scarsa lubrificazione

24%

Disallineamento

17%

Sovraccarico

15%

Danni all'installazione

12%

La classifica in questa tabella corrisponde a ciò che trovano le squadre di manutenzione quando aprono le pulegge guaste. La contaminazione è causata dal fatto che un singolo granello di polvere o fibra che attraversa una guarnizione usurata inizia a intaccare le piste e ogni rientranza si trasforma poi in ulteriori detriti. Poi vengono i guasti alla lubrificazione, poiché il grasso si diluisce alle alte temperature e fuoriesce, lasciando un contatto metallico che si manifesta come un ringhio secco. Il disallineamento è più silenzioso ma altrettanto costoso, perché una puleggia inclinata carica il cuscinetto su un lato e lucida una fascia irregolare sulla cinghia. Tieni presente che le cause legate all'installazione insieme rappresentano circa un guasto su quattro, motivo per cui le specifiche di coppia e gli strumenti di pressatura adeguati contano più di quanto la maggior parte degli acquirenti pensi.

Cinque sintomi che richiedono la sostituzione

Un ringhio grossolano o uno stridore che aumenta con la velocità dell'albero, facile da distinguere dal normale sibilo della cinghia
Temperatura dell'alloggiamento che si stabilizza a più di 20 gradi C circa al di sopra della temperatura ambiente una volta che la linea è calda
Oscillazione visibile sul bordo della puleggia quando la macchina viene bloccata lentamente
Piccoli detriti neri che spolverano il telaio sotto un tenditore che in precedenza funzionava pulito
Vetri o macchie piatte sulla superficie del nastro nel punto in cui è scivolata una puleggia trascinante

Tratta uno qualsiasi di questi come un trigger di sostituzione programmata; l'attesa del sequestro di solito costa contemporaneamente la cinghia, l'albero e la finestra di produzione.

Come scegliere una puleggia portante per il tuo compito

Inizia con carico e velocità

Moltiplicare la tensione della cinghia a cui deve reagire la puleggia per un fattore di servizio per avviamenti, arresti e urti, quindi confrontare il risultato con il coefficiente di carico dinamico del cuscinetto alla velocità di progetto. Un obiettivo ampiamente utilizzato è una durata L10 compresa tra 20.000 e 40.000 ore per i tenditori su linee continue, che mantenga le sostituzioni allineate con le finestre di manutenzione pianificate. La velocità è importante anche nell'altra direzione: più velocemente gira una puleggia, maggiore è l'attrito della guarnizione e il taglio del grasso che riscaldano il cuscinetto, quindi le pulegge guida ad altissima velocità di solito si spostano dalle guarnizioni di contatto agli schermi metallici.

La sigillatura decide la durata

La scelta della sigillatura spesso influenza l'aspettativa di vita più della marca o del prezzo. Un cuscinetto aperto funziona a freddo ma richiede rilubrificazione e aria pulita; gli scudi metallici trattengono il grasso ma respirano la polvere; guarnizioni di contatto in gomma nella contaminazione del blocco stile 2RS con una piccola penalità di attrito; e le confezioni di grasso di fabbrica sigillate a vita eliminano un'intera attività dal programma di manutenzione.

Vita utile tipica della stessa puleggia in base alla configurazione dei cuscinetti

8.000 ore

15.000 ore

24.000 ore

30.000 ore

Aperto Z schermato 2RS sigillato Confezione sigillata con grasso

Le colonne confrontano le durate pubblicate e osservate sul campo per gusci di pulegge identici dotati di diverse configurazioni di cuscinetti sotto la stessa leggera contaminazione. Negli impianti polverosi, la distanza tra un cuscinetto aperto e un moderno cuscinetto sigillato e ingrassato è generalmente da due a quattro volte superiore. Le guarnizioni di contatto in gomma costano una piccola coppia di esercizio, motivo per cui i mandrini ad altissima velocità preferiscono ancora gli scudi, ma le pulegge folli raramente girano abbastanza velocemente da rendere rilevante tale penalità. I pacchetti di grasso applicati in fabbrica standardizzano inoltre il volume di riempimento, eliminando il rischio sia di riempimento insufficiente che di riempimento eccessivo. Converti il costo aggiuntivo della sigillatura in smontaggi evitati e l'opzione sigillata di solito si ripaga da sola entro la prima interruzione evitata.

Precisione sigillata contro costruzione di base

Non tutte le pulegge del catalogo sono uguali anche con lo stesso diametro esterno e larghezza. Il grafico radar riportato di seguito mette a confronto un gruppo di cuscinetti di precisione sigillato con una struttura di base non sigillata in base a sei attributi che gli acquirenti percepiscono effettivamente durante il funzionamento.

Puleggia con cuscinetto di precisione sigillata rispetto alla puleggia di base non sigillata (scala da 0 a 10)

Assemblaggio di precisione sigillato Costruzione di base non sigillata

Leggere il poligono arancione come l'assieme di precisione sigillato e quello grigio come la parte base non sigillata. Il gruppo sigillato si estende al massimo in termini di resistenza alla contaminazione, intervallo di manutenzione e durata di servizio, i tre assi che decidono quanto spesso fermare la linea per i cuscinetti. La parte base mantiene un chiaro vantaggio solo in termini di efficienza dei costi, e tale vantaggio regge soprattutto in condizioni di lavoro pulite, asciutte e con carichi leggeri. La precisione di funzionamento favorisce l'unità sigillata perché il precarico controllato e il grasso di fabbrica mantengono stabili gli elementi volventi alle variazioni di velocità. In un ambiente polveroso o fibroso, i due brevi picchi grigi nella parte superiore e inferiore del grafico indicano esattamente il punto in cui avranno origine i tempi di inattività non pianificati.

Abbinamento della puleggia alla cinghia che guida

Una puleggia è solo la metà di una coppia accoppiata. I tenditori della cinghia di distribuzione non devono mai piegare all'indietro la cinghia al di sotto del diametro minimo consentito per quel passo e, su tratti ad alta tensione, il tenditore deve spostare la cinghia all'indietro anziché sul lato del dente. I tenditori del nastro piatto necessitano di facce bombate in modo che il nastro si centra, mentre i rulli di rinvio del trasportatore necessitano di un diametro sufficiente per mantenere la flessione della carcassa entro i limiti. L'ordine affidabile delle operazioni è iniziare dal passo della cinghia e procedere verso l'esterno, quindi pubblicare linee guida per la progettazione della trasmissione a cinghia sincrona da produttori di nastri esperti elencano i diametri minimi dei tenditori per ogni passo. Quando è necessario rifornire anche il lato conducente, accoppiare la cinghia con una puleggia sincrona adeguatamente lavorata anziché con un grezzo generico.

Puleggia sincrona per trasmissioni a cinghia Lavorata per adattarsi perfettamente al passo della cinghia, questa puleggia sincrona è la controparte corretta quando si alimenta il lato conducente di una trasmissione a cinghia di distribuzione, garantendo un innesto affidabile dei denti e una tensione costante in tutto il sistema. Visualizza il prodotto →

Dove le pulegge portanti lavorano di più

I telai per trasportatori e logistica concentrano la più grande popolazione di pulegge portanti in qualsiasi settore dell'industria. I rulli di ritorno, i rulli di rinvio e le pulegge di avvolgimento girano continuamente sotto un carico costante, quindi i cuscinetti sigillati a gola profonda sono l'impostazione predefinita e il nastro che trasportano è solitamente un nastro trasportatore per carichi leggeri adatto al peso del prodotto e al tipo di carico. Poiché questi rulli sono numerosi e spesso difficili da raggiungere, la qualità della tenuta e i pacchi di grasso di fabbrica si ripagano da soli qui più velocemente che in qualsiasi altra applicazione.

Nastro trasportatore per carichi leggeri per rulli Abbinato al peso del prodotto e allo stile di carico, questo nastro trasportatore è adatto ai rulli di ritorno, ai rulli di rinvio e alle pulegge di avvolgimento che dominano i telai logistici, dove carichi costanti e continui richiedono un nastro adatto alle pulegge montate su cuscinetti. Visualizza il prodotto →

Le trasmissioni a cinghia piatta ad alta velocità nelle macchine per la stampa, la trasformazione della carta e l'imballaggio aggiungono un'ulteriore richiesta: il tenditore deve funzionare correttamente alla velocità altrimenti la cinghia va fuori linea. Le cinghie piatte in gomma senza fine si accoppiano naturalmente con tenditori coronati montati su cuscinetti perché la struttura senza giunti evita l'impulso periodico che una giunzione meccanica invia attraverso il cuscinetto del tenditore. Approvvigionamento di materiali di consumo come cinghie dentate in gomma e pulegge sincrone dello stesso produttore specializzato mantiene inoltre le tolleranze corrispondenti su tutta la trasmissione.

Cintura piatta in gomma senza fine La sua struttura senza giunture evita l'impulso periodico che una giunzione meccanica invia attraverso il cuscinetto del tenditore, rendendolo una soluzione naturale per tenditori coronati montati su cuscinetti nelle macchine da stampa ad alta velocità, per la trasformazione della carta e per l'imballaggio. Visualizza il prodotto →

Una routine di manutenzione basata sull’evidenza

La sostituzione basata sul calendario spreca i cuscinetti buoni e continua a non rilevare quelli difettosi. Il monitoraggio della temperatura e del rumore costa meno e funziona meglio, perché un cuscinetto ceduto si annuncia settimane prima del grippaggio se qualcuno sta misurando.

Aumento della temperatura dell'alloggiamento al di sopra della temperatura ambiente (gradi C) durante un test di usura di 500 ore

Cuscinetto 2RS sigillato sano Cuscinetto con grasso degradato

Le due curve mostrano l'aumento della temperatura dell'alloggiamento rispetto a quella ambiente registrato durante un test di usura controllato di 500 ore su pulegge altrimenti identiche. Il cuscinetto sigillato e sano si stabilizza a circa 20 gradi C sopra la temperatura ambiente e rimane piatto, che è la firma desiderata durante la termografia di routine. Il cuscinetto con grasso degradato sale costantemente man mano che il film lubrificante si assottiglia, passando a 40 gradi sopra la temperatura ambiente intorno alle 300 ore e proseguendo verso l'alto da lì. Una soglia di allarme pratica per molti impianti è un aumento di circa 30 gradi sopra la temperatura ambiente, o un salto di 10 gradi rispetto alla lettura precedente sulla stessa puleggia. L'andamento della temperatura in questo modo fornisce settimane di preavviso prima che i sintomi acustici diventino abbastanza evidenti da poter essere segnalati dagli operatori.

Una breve routine mantiene sana la popolazione delle pulegge:

Ascoltare ad ogni finestra di rimozione della protezione e registrare quali pulegge hanno cambiato carattere dall'ultimo controllo
Termografare gli alloggiamenti del tenditore ogni trimestre e confrontare ciascuna lettura con il valore precedente della stessa puleggia
Verificare l'allineamento con una riga dopo ogni cambio del nastro, poiché anche una piccola inclinazione carica un bordo della pista
Sostituisci il gruppo completo della puleggia invece di premere i nuovi cuscinetti in un guscio rigato
Registra le ore di funzionamento e la modalità di guasto per ogni sostituzione in modo che le specifiche del prossimo acquisto riflettano il servizio reale

Le pulegge portanti sono parti economiche che proteggono macchine costose. Specificare il cuscinetto prima del guscio, sigillare per l'ambiente reale, rispettare i diametri minimi del tenditore per il nastro utilizzato e sostituire in base a prove misurate anziché in caso di guasto. Esegui queste quattro cose in modo coerente e lo smontaggio trimestrale si trasformerà in un'ispezione annuale.