Cuscinetti su misura per macchine agricole

08/03/2013

A causa delle sollecitazioni meccaniche ad alta intensità e delle particelle abrasive negli ambienti di esercizio, i cuscinetti per macchine agricole operano in condizioni particolarmente gravose. I prodotti standard sono spesso controindicati in questi casi, perché hanno una durata di esercizio molto limitata. Per queste ragioni esistono cuscinetti sviluppati appositamente per le macchine agricole e per le attrezzature complementari. I progetti di sviluppo condivisi dai produttori di cuscinetti e dai costruttori di macchine si concentrano sull’affidabilità delle tenute e sull’integrazione dei componenti.

Se si guarda da vicino un’attrezzatura complementare specifica per il settore agricolo ci si può rendere conto delle richieste che vengono avanzate sulle unità cuscinetto in termini ingegneristici. L’erpice, che viene usato per preparare il terreno alla semina, è dotato di elementi a forma di disco che penetrano nel terreno e rivoltano lo strato di terra superficiale per garantire una maggiore fertilità. I dischi devono ruotare indipendentemente dalle condizioni del terreno, perciò è essenziale garantirne un funzionamento regolare.

Cuscinetti a sfere a contatto obliquo personalizzati per erpici a disco compatti
Le condizioni operative dei cuscinetti integrati nei singoli dischi sono del tutto sfavorevoli. Gli erpici vengono utilizzati in ambienti sporchi, caratterizzati dalla presenza di polveri, perciò la tenuta dei cuscinetti deve essere estremamente efficiente. Inoltre, spostandosi su terreni irregolari a velocità dai 10 ai 15 km/h, devono anche attutire i colpi dovuti agli urti con le pietre.
Gli erpici con dischi collegati individualmente alla base attraverso bracci di supporto pongono sfide particolarmente impegnative ai cuscinetti. Questo sistema garantisce diversi vantaggi, tra cui un sostanziale aumento della velocità, ragione per cui gli agricoltori preferiscono sistemi a sospensione con dischi indipendenti, utilizzati dagli erpici a dischi compatti. Ad ogni modo, i dischi indipendenti sono soggetti a forze assiali elevate che i cuscinetti devono essere in grado di sostenere.

L’ultima tendenza: integrazione di componenti
Un importante produttore di erpici ha chiesto a NSK di sviluppare un progetto personalizzato per introdurre cuscinetti in grado di garantire una durata estremamente estesa in condizioni operative particolarmente severe. I progettisti di NSK hanno scelto un cuscinetto a sfere a contatto obliquo a doppia corona con anello interno in due metà, in grado di assorbire elevate forze assiali e oscillazioni. Il cuscinetto utilizzato per le unità personalizzate, con l’angolo di contatto aumentato a 40°, ha dato risultati sorprendenti.

Facilità di montaggio: una considerazione importante
Il cuscinetto è fornito da NSK integrato in un’unità di alloggiamento pronta al montaggio. Il supporto con il cuscinetto crea un unico elemento con il disco. Sul lato del disco, le unità cuscinetto vengono installate attraverso una flangia con cinque viti a ricircolazione di sfere. Gli anelli interni del cuscinetto sono collegati all’asse, inserito nell’unità di supporto e fissato al supporto del disco attraverso una ghiera. Grazie a questa unità, non è necessario utilizzare nessun altro componente per mantenere in posizione i dischi indipendenti.

Esente da manutenzione con lubrificazione a vita
Uno degli elementi fondamentali di questa unità cuscinetto è la tenuta ad alta efficienza. Sul lato del disco viene utilizzata una tenuta statica, mentre sull’altro lato è presente una tenuta statica vicino all’unità cuscinetto e una tenuta dinamica con due labbri tra l’unità cuscinetto e il supporto del disco. Questo sistema di tenuta si è dimostrato particolarmente efficiente, anche in caso di contaminazione estrema, umidità, sostanze abrasive o corrosive come la sabbia e i fertilizzanti.
Nonostante siano soggetti a moltissime sollecitazioni, i cuscinetti garantiscono un funzionamento esente da manutenzione e non necessitano di interventi di rilubrificazione. L’alloggiamento è pre-ingrassato con un grasso speciale ad alte prestazioni in grado di sostenere pressioni elevate, garantendo efficienza durante tutta la durata di vita del cuscinetto. Ciò significa che non è necessario prevedere l’opzione di rilubrificazione che generalmente viene offerta. Oltre a risparmiare tempo e grasso, viene garantito anche il rispetto dell’ambiente, dato che il lubrificante non fuoriesce dall’unità cuscinetto.

Cuscinetti flangiati per coltivatori combinati e seminatrici
Una volta che il terreno è pronto, si procede con la semina. Come in molti altri settori, anche in agricoltura si registra una tendenza verso sistemi sempre più meccanici e automatizzati. Perciò risulta logico per i costruttori di macchine provare ad unire operazioni diverse del processo agricolo. Un produttore di attrezzature agricole complementari è riuscito a farlo, sviluppando una macchina innovativa che “prepara” il terreno e, contemporaneamente, lo semina.
Anche in questo caso, i componenti sono soggetti a una quantità elevata di polvere e a sollecitazioni meccaniche notevoli. NSK ha sviluppato un’unità cuscinetto in versione flangiata per tale applicazione. In questa unità, oltre alla tenuta, è presente un disco centrifugo. Una tenuta serrata in tre parti crea una barriera efficace per le condizioni avverse in cui questa macchina opera. Come nei cuscinetti speciali per erpici, l’unità viene pre-ingrassata per evitare operazioni di rilubrificazione e garantire una lubrificazione a vita.
La combinazione di un disco centrifugo e della tenuta in tre parti consente di ottenere una durata a vita in condizioni caratterizzate dalla presenza di polvere. Inoltre, NSK è stata in grado di aumentare la capacità di carico del 30% rispetto al design dell’unità cuscinetto usata in precedenza.

Pulegge per falciandanatrici
Un costruttore di attrezzature per macchine agricole stava lavorando allo sviluppo di una nuova serie di falciandanatrici, utilizzate per la raccolta di colture diverse come fieno e paglia. I Test iniziali della nuova serie di attrezzature per macchine agricole hanno dimostrato che le pulegge si guastavano troppo precocemente. Era necessario intervenire con prontezza. Per questo motivo il costruttore si è rivolto a NSK.
Le pulegge originali utilizzavano una coppia di cuscinetti a sfere a contatto obliquo a una corona con anello esterno rinforzato. n seguito ad un’analisi approfondita delle condizioni operative, NSK ha consigliato di utilizzare pulegge con anelli esterni rinforzati e con una tenuta speciale.
Anche il lubrificante è stato ottimizzato. Al posto del lubrificante standard, è stato adottato il lubrificante speciale MA7 che aumenta la durata del cuscinetto di circa il 10% in ambienti di esercizio particolarmente avversi. NSK è riuscita a fornire in tempi brevi i primi campioni. La fase di test ha dato esiti assolutamente positivi su tutti i fronti; il costruttore ha approvato i prototipi per la produzione in serie dopo sole sei settimane.

Cuscinetti a rulli conici asimmetrici a doppia corona per trasmissioni di trattori
NSK non ha solo sviluppato cuscinetti su misura per attrezzature complementari per agricoltura. Ha anche progettato unità per le trasmissioni di potenza dei trattori. Ecco un esempio. Il Gruppo ha sviluppato un cuscinetto dedicato per un riduttore di trattore composto da un cuscinetto a rulli conici a doppia corona con gabbia asimmetrica. Una delle due corone di rulli conici è stata dotata di rulli più lunghi per assorbire carichi molto elevati. I rulli più corti che caratterizzano l’altra corona riducono al minimo le perdite di attrito e, di conseguenza, di energia.
Tutto questo rappresenta l’ottimo tra i due obiettivi di sviluppo, ovvero l’efficienza energetica e l’elevata capacità di carico. Un distanziale posizionato tra i due anelli interni garantisce che il gioco interno non superi il livello di tolleranza desiderato e impedisce la corrosione in un’area così critica.

Conclusione: alternative alla gamma standard
Gli esempi dimostrano che le macchine agricole richiedono pulegge e cuscinetti con prestazioni superiori alla media, essendo utilizzati in condizioni avverse e sottoposti a sollecitazioni intense. Per questo motivo, l’ideale è utilizzare cuscinetti dedicati con tenute più efficienti (triplo labbro, dischi centrifughi).
In questo modo l’utilizzatore riesce ad estendere la durata dei macchinari grazie alle prestazioni incrementate dei cuscinetti, mentre il costruttore di impianti può aumentare la funzionalità grazie ai nuovi componenti e garantire un’installazione semplice usando, ad esempio, unità montate e cuscinetti flangiati. I costruttori sono spesso consapevoli dei vantaggi: NSK ha registrato un aumento significativo della domanda di cuscinetti su misura per macchinari mobili.

Cuscinetti su misura “made in Germany”
Nonostante diversi produttori di cuscinetti offrano un’ampia gamma di componenti standard, molti utilizzatori che operano nel settore dell’ingegneria meccanica, nella costruzione di impianti e nel settore automobilistico sanno che un cuscinetto personalizzato rappresenta la soluzione migliore. Tuttavia, spesso temporeggiano a causa delle tempistiche e dell’investimento. Per fugare ogni dubbio, NSK ha avviato lo stabilimento di Munderkingen per gestire in maniera flessibile lo sviluppo e la produzione di progetti personalizzati.
Gli ingegneri del reparto Sviluppo trasformano le richieste specifiche in una proposta progettuale, riuscendo spesso ad adattare le strutture esistenti in modo da risparmiare tempo. Una macchina ad alte prestazioni per prototipi produce i primi campioni che possono essere testati sia da NSK sia dai clienti. I componenti sono realizzati su linee di produzione flessibili che consentono di produrre lotti più piccoli a costi inferiori. Lo stesso vale per i componenti che potrebbero inizialmente non sembrare collegati ai cuscinetti, come i blocchi flangiati.
Per citare un esempio, nel caso sopracitato in cui NSK ha prodotto pulegge per falciandanatrici, il Gruppo è stato in grado di fornire prototipi e produrre i primi componenti in serie nel giro di qualche settimana. Questo grazie all’efficienza e alla flessibilità degli impianti di produzione.