OMNIAPLASTICA

Ingranaggi e Cuscinetti

La resistenza meccanica dei vari materiali plastici, paragonata a quella dei materiali metallici, é naturalemente più bassa per cui è raccomandabile l'utilizzo di ingranaggi tecnoplastici ove con più largo dimensionamento sono sfruttate tutte le altre migliori caratteristiche dei tecnopolimeri plastici cioè:

  • silenziosità
  • autolubrificazione e possibilità di utilizzo a secco, in acqua od ambienti polverosi
  • ottima resistenza alla corrosione ed all'abrasione
  • economicità di fabbricazione con macchine utensili basso
  • peso specifico
  • ammortizzazione degli urti
  • utilizzo come sicurezza o punto debole per eliminare rotture di complessi costosi
  • tolleranze dimensionali meno critiche.

SCELTA DEL MATERIALE

PA6 GF Akulon GF

Poliammide 6 estruso con l'aggiunta di fibra di vetro al 20% e grafite. La carica vetrosa rende il materiale eccezionalmente resistente all'abrasione, alla compressione ed alla flessione. L'Akulon GF è particolarmente indicato per ingranaggi.

PA6 Akulon 6

Rispetto alla poliammide caricata con vetro ha un potere di ammortizzazione più elevato, ma inferiori resistenze alla compressione, trazione, flessione, per cui verrà usato allorchè questa caratteristica rivesta priorità.

PA 66 Akulon 66 - PA 66.6 Akulon GX

Caratteristiche simili al PA6 con maggior rigidità, si preferisca l'Akulon GX quando si richieda maggior resistenza agli U.V.

PA6 G – PA6 G HR - PA6 G OIL Omniamid

Poliammidi colati, per la possibilità di ottenere semilavorati o anelli di grosse dimensioni, sono particolarmente usati per ottenere ingranaggi di grosso diametro. Il tipo caricato con olio è particolarmente autolubrificante e resistente all'abrasione adatto per grossi ingranaggi per macchinari movimentazione terra o impianti funiviari.

PET Arnite

Materiale con la più alta stabilità dimesnionale, è consigliata per ingranaggeria di precisione od immersa in acqua o liquidi. Possiede un coefficiente d'attrito molto basso, la resistenza all'urto è bassa.

POM - Acetalica

Ha anch'essa una buona stabilità dimensionale ed ottime caratteristiche chimiche, il materiale è autolubrificante, la resistenza all'urto è inferiore alle poliammidi. è usata normalmente per ingranaggi di precisione e piccola ingranaggeria.

PP – PE 500 – PE1000

Le poliolefiniche sono materiali con scarse resistenze meccaniche alla trazione, compressione, flessione, per cui poco indicate per ingranaggi, però vengono usate quando si richiedono resistenze chimiche elevate e basse potenze di trasmissione.
Il PE 500 è più rigido del PE1000 ma meno resistente agli urti, per cui la scelta tra i vari gradi di PE deve tenere presente queste variabili. Il PP tra le poliolefine è il materiale con la più alta resistenza a flessione per cui in genere è il più indicato per l'ottenimento di ingranaggi.

DIMENSIONAMENTO DELL'INGRANAGGIO

DENTATURE

Si usino preferibilmente dentature diritte in quanto la diminuzione della rumorosità dei denti elicoidali non riveste importanza con le materie plastiche.

ANGOLO DI PRESSIONE

Il più comune è di 20° per dentature superiori a 17 denti; per ingranaggi con meno di 17 denti bisogna modificare l'angolo di pressione in modo da ottenere denti più robusti.

GIOCO

è un fattore molto importante negli ingranaggi in materiale termoplastico, considerato l'aumento di volume a cui vanno soggetti al variare dei temperature e di tenore di umidità.
Molto spesso però gli ingranaggi lavorano a temperature superiori a quelle ambientali, anche per il calore d'attrito derivato dal moto.

ACCOPPIAMENTO

Il miglior accoppiamento dell'ingranaggio in materia plastica è con quello di acciaio. L'ingranamento di due ingranaggi in materia plastica è sconsigliato per la difficoltà di dispersione del calore sulla corona dentata, questo è comunque per movimenti lenti e ben raffreddati.
Utilizzando due ingranaggi dello stesso materiale è comunque più idonea la soluzione arnite - arnite.
Allorché l'accoppiamento avviene con acciaio, si raccomanda la finitura superficiale dei denti avente meno rugosità per evitare usura eccessiva e migliorare la durata della coppia.

L'ufficio tecnico della Omnia Plastica è comunque a disposizione per ulteriori chiarimenti e per la soluzione dei Vostri problemi. Le notizie e i dati sono forniti come d'uso e a titolo informativo senza responsabilità da parte nostra.

CUSCINETTI A STRISCIAMENTO IN MATERIALE PLASTICO

L'impiego dei materiali tecnoplastici per la costruzione dei cuscinetti a strisciamento si è notevolamente sviluppato per la riunione in questi materiali di buone proprietà quali:
Basso coefficiente d'attrito , l'attrito si mantiene basso anche senza lubrificazione e in condizioni non ottimali. Migliora notevolamente con la lubrificazione sia discontinua che continua;
Autolubrificazione, previo in genere una lubrificazione al montaggio, la boccola in tecnoplastico sopporta il lavoro a secco o immersa in acqua o altri liquidi;
Resistenze meccaniche elevate , le resistenze alla compressione dei tecnoplastici vanno da 500 a 1000 kg/cm2, inoltre hanno una buona ammortizzazione agli urti; alcuni materiali hanno una buona stabilità dimensionale anche in presenza di numerose sostanze chimiche
Resistenza all'abrasione elevata anche senza lubrificazione e per cuscinetti che lavorano in ambienti polverosi.

SCELTA DEL MATERIALE

Quando si vuole utilizzare un materiale plastico per la costruzione di cuscinetti è basilare, per una corretta realizzazione, la scelta del materiale adatto, una prima scelta si deve fare tenendo presente le variabili di :

  • coefficiente d'attrito
  • resistenza alla compressione
  • temperatura a cui lavorerà
  • eventuale sollecitazione all'urto
  • stabilità diemensionale richiesta

I valori delle varie resistenze sono rilevabili nelle schede tecniche mentre riassumiamo le caratteristiche essenziali dei tecnopolimeri più usati per cuscinetti:

PET - Arnite

è uno dei materiali più adatti alla costruzione di cuscinetti e guide di scorrimento, ha una resistenza alla compressione di circa 850 kg/cm2, possiede alta durezza superficiale e un coefficiente d'attrito tra i più bassi, una buona resistenza all'abrasione ed una eccellente stabilità dimensionale sia alla temperatura che all'umidità, questo anche in rapporto al bassissimo assorbimento d'acqua. L'arnite possiede inoltre ottime caratteristiche meccaniche, come un'alta resistenza alla compressione ed una bassa deformazione sotto peso. Data la relativamente alta conducibilità termica dissipa il calore con più facilità . Non ultimo elemento positivo dell'arnite è la facile lavorabilità. è inoltre utilizzabile per usi alimentari.

POM - Resina Acetalica

La resina acetalica è un ottimo materiale per cuscinetti e in genere il più usato anche per l'ottimo rapporto caratteristiche - costo. La resistenza alla compressione è di 900 kg/cm2, il coefficiente d'attrito è basso e la durezza superficiale è alta. il buon comportamento in presenza di molte sostanze chimiche la rende utilizzabile in molteplici settori. la facile lavorabilità lo fa preferire per particolari con elevate serie. è un materiale idoneo per usi alimentari.

PE 500- Polyethylene 500 - 1000

Le poliolefiniche ovvero sia il PE 500 che il PE 1000 o altri gradi hanno una resistenza alla compressione di circa 300 - 400 kg/cm2 per cui notevolmente inferiore a quella dei tecnoplastici, sono però caratterizzate da una alta resistenza all'urto, vengono perciò utilizzati soprattutto quando viene richiesto un cuscinetto con elevata resistenza alle sollecitazioni senza elevati carichi.

PA6 ( Akulon 6 ) - PA 66 ( Akulon 66 )

Le poliammidiche sono materiali largamente utilizzati per diversi impieghi, non sono materiali particolarmente adatti alla realizzazione di boccole e cuscinetti per la cattiva stabilità dimensionale data dall'alto assorbimento d'umidità, sono comunque usati per l'ottima resistenza all'abrasione in qualsiasi condizione.

PA6 G - Omniamid G

è insostituiibile per la produzione di cuscinetti di grosse dimensioni (fino a diam. 1500 mm) per usi gravosi come macchine movimento terra, impianti funiviari o grossi macchinari. Per migliorare il coefficiente di attrito e migliorare la stabilità dimensionale si scelga il tipo Omniamid OIL caricato con speciale olio oppure l' Omniamid HR caricato con grafite e olio.

PA 66.6 - Akulon GX

Copolimero poliammidico, pur mantenendo le stesse resistenze all'abrasione della PA 6 è più stabile dimensionalmente e ha una maggior durezza e resistenza alla compressione . La particolare struttura molecolare mantiene le caratterstiche più uniformemente anche nel tempo e facilita la lavorazione a macchina utensile. è inoltre stabilizzato all'invecchiamento. Viene usato per cuscinetti con alta resistenza all'usura, per macchine movimento terra, impianti funiviari ecc.

PA11 - Rilsan

Poliammide non igroscopico con la più alta qualità, lavora bene anche in ambienti umidi o in acqua mantenendo l'ottima resistenza all'brasione e dil basso coefficiente d'attrito particolarmente usato nei settori: aeronautico, navale, per ottenere cuscinetti antiabrasione e stabili nel tempo facile lavorabilità con macchine utensili. Viene usato per cuscinetti con alta resistenza all'usura, per macchine movimento terra, impianti funiviari ecc.

PESU - Polieteresulfone

Materiale annoverato tra i nuovi superpolimeri con accezionali prestazioni di resistenza al calore e stabilità dimensionale sia alla temperatura sia all'umidità. viene usato anche per cuscinetti che lavorano con aggressivi chimici.

PTFE

Il PTFE può essere impiegato in servizio fino a 230 °C, non assorbe acqua e possiede un bassissimo coefficiente d'attrito, sotto pressione però il materiale tende a deformarsi per effetto dello scorrimento molecolare. Ha caratteristiche meccaniche relativamente basse il carico di deformazione è di solo 80 kg/cm2.

P.V.D.F

Il P.V.D.F. mantiene del PTFE le buone caratteristiche chimiche dei materiali fluorurati, mentre ha, rispetto a questo più alte resistenze meccaniche ovvero il carico di resistenza alla compressione è di circa 500 kg/cm2. La temperatura d'impiego massima è di 160 °C e mantiene un basso coeffciente d'attrito. Il peso specifico è molto inferiore a quello del PTFE il che lo rende più economico.

PROGETTO

Alberi:

Gli alberi metallici che lavorano con cuscinetti di materia plastica devono essere il più possibile duri e lisci. I normali alberi di acciaio rettificati possono essere usati in modo soddisfacente, una migliore finitura aumenterà la durata del cuscinetto. L'impiego di alberi di alluminio, di zinco od i bronzo è sconsigliabile senza lubrificazione in quanto questi metalli teneri possono presentare una rapida usura.

Lubrificazione:

La lubrificazione pur non essendo necessaria aumenta il limite PV in funzione del tipo e della quantità di lubrificazione. Questa infatti riduce il coefficiente d'attrito, permette una maggiore dispersione di calore ed asporta i frammenti derivanti dall'usura. è importante che gli oli non siano di tipo acido o che si decompongano in residui acidi alla temperatura d'esercizio. Si possono utilizzare normalmente cuscinetti non lubrificati con ottimi risultati purchè la velocità periferica non sia elevata . Un miglioramento delle condizioni di lavoro si ottiene praticando delle scanalature superficiali in modo che le particelle derivanti dall'usura vengano eliminate dall'area di scorrimento. Oltre all'azione di raffreddamento del lubrificante, un sistema di circolazione d'aria intorno al cuscinetto agisce da raffreddamento e ne aumenta la durata.

Spessori:

Si progettino cuscinetti per movimenti veloci con spessori relativamente sottili, compatibilmente con le esigenze costruttive, questo per facilitare la trasmissione attraverso il cuscinetto del calore sviluppatosi nelle adiacenze della superficie di strisciamento. Uno spessore di circa il 20% del diametro è nella maggior parte dei casi vicino al dimensionamento ottimale. Per movimenti lenti o con urti si aumenti il dimensionamento.

Tolleranze:

Per il montaggio del cuscinetto nella sede non si dovranno avere forzature eccessive, si dovranno avere delle interferenze massime di 0,1 mm. è buona norma effettuare il montaggio dei cuscinetti con una buona lubrificazione anche se questi sono previsti per il funzionamento a secco.

Pressione superficiale:

è il carico ammesso sulla superficie di contatto tra albero e cuscinetto. In particolare le pressioni superficiali ( kg/cm2) ammesse per i vari materiali sono rilevabili dalla loro resistenza a compressione diviso da 3 a 5 in relazione al tipo di impiego della boccola. Determinando l'area della proiezione della zona di contatto albero- cuscinetto si verifica la pressione ammissibile per il cuscinetto per un impiego in condizioni ottimali.

Temperature:

La temperatura di lavoro ammissibile nei cuscinetti in materia plastica varia in relazione al montaggio ed alla presenza di lubrificazione. In particolare l'agente lubrificante( olio, olio emulsionato ) agisce non solo come tale, ma anche sottraendo calore al cuscinetto, aumentando notevolmentela durata. In particolar modo i valori delle caratteristiche non cadono in modo considerevole fino alle temperature :

80 °C Arnite;
70 °C Akulon 6 , Akulon GX e resina acetalica;
45 °C P.E. 1000;
90 °C PVDF.

Le temperature massime di utilizzo con bassi carichi sono più elevate e dipendono da vari fattori.

Gioco:

Il gioco del cuscinetto è essenziale per consentire la dilatazione e la contrazione termica. In particolare è opportuno per ovviare all'allungamento assiale eseguire le boccole con una lunghezza leggermente inferiore della sede. Per il gioco radiale di boccole di Arnite (PET) e resina acetalica (POM) che lavorino con alberi di acciaio si usi la seguente regola :

G= 0,012 mm + 0,025.S + 0,001.D dove :

G= gioco
S= spessore della parte del cuscinetto (mm)
D= diam. dell'albero (mm)

Per gli altri cuscinetti si usi un gioco diametrale dello 0,5 - 0,7 %.

L'ufficio tecnico della Omnia Plastica è comunque a disposizione per ulteriori chiarimenti e per la soluzione dei Vostri problemi in merito.
Le notizie ed i dati sono forniti come d'uso a titolo informativo senza responsabilità da parte nostra.