Prima al mondo, NSK ha introdotto un nuovo metodo per prevedere con precisione la durata dei cuscinetti in base alle loro dimensioni e alla quantità di inclusioni metalliche presenti nell’acciaio con cui i cuscinetti vengono fabbricati, così da andare ad aumentare i Coefficienti di Carico Dinamico. In futuro, i Cuscinetti a Sfere a Contatto Obliquo, i Cuscinetti a Rulli Cilindrici, i Cuscinetti Radiali Rigidi a Sfere e i Cuscinetti a Rulli Conici di NSK potranno garantire una durata maggiore, potenzialmente anche raddoppiata, grazie all’ottimizzazione dei coefficienti di carico dinamico di base.
I coefficienti di carico sono regolamentati dalla normativa ISO 281:2007, la quale stabilisce che, quando si testa un lotto di dieci cuscinetti identici, almeno nove devono superare la soglia di 1 milione di rotazioni senza cedimenti. La ISO 281 non consente di aumentare la durata operativa in certe condizioni, ma in passato qualsiasi modifica al cuscinetto doveva essere seguita da una serie di test. NSK ha invece sviluppato un metodo di collaudo non distruttivo specifico, che consente di evitare ulteriori test e offre all’utilizzatore finale il vantaggio di un aumento consistente della capacità di carico e di conseguenza della durata utile dei cuscinetti.
In generale, la maggior parte dei clienti calcola la durata di un cuscinetto facendo riferimento al catalogo del produttore. In alternativa si possono inserire i valori di carico esterno e i dati del cuscinetto in uno specifico programma di calcolo. Questa tipologia di calcolo, considerato come standard universale è però effettuato ancora in conformità con la ISO 281. Tuttavia, da quando sono stati sviluppati e introdotti metodi per determinare la durata di un cuscinetto (fin dal 1962), la purezza del materiale e le capacità di produzione hanno fatto passi da gigante. Pertanto, la durata effettiva di un cuscinetto secondo collaudi effettuati è tendenzialmente molto più lunga di quanto indichino i risultati ai sensi della ISO 281.
NSK ha scelto di semplificare le cose, affiancando modelli computerizzati ai test empirici. L’idea di fondo è utilizzare questi modelli come “gemelli digitali” con l’obiettivo di eliminare i test di durata sui cuscinetti fisici e determinare la variazione del coefficiente di carico dinamico solamente per mezzo di valutazioni digitali.
Gli studi condotti internamente da NSK hanno dimostrato che la composizione e la qualità dell’acciaio per cuscinetti, in particolare la percentuale di impurità non metalliche presenti nell’acciaio, ha un forte impatto sulla durata del cuscinetto ed è in effetti un indicatore più preciso della durata rispetto ai metodi di calcolo sopra descritti. I nostri tecnici hanno constatato che un metodo di valutazione basato sulla meccanica della frattura (un ramo della meccanica che studia la propagazione delle cricche nei materiali) potrebbe fornire informazioni più significative.
L’azienda ha collaborato con l’Università Kyushu in Giappone per sviluppare un metodo di valutazione quantitativo che consente di stabilire quali fattori determinano il processo di propagazione di una cricca in un materiale e in quale misura. Nel dettaglio, combinando il nuovo metodo con una tecnica di ispezione a ultrasuoni che rileva le inclusioni non metalliche in una grande quantità di acciaio, NSK ha scoperto di poter prevedere la durata dei propri cuscinetti con molta più precisione.
NSK ha quindi rivalutato il coefficiente di carico dinamico di molti cuscinetti senza apportare alcuna modifica alla progettazione o ai materiali, mantenendo al tempo stesso margini di sicurezza adeguati per ogni valore ricalcolato. Con questa revisione, la durata stimata dei cuscinetti radiali a rulli, ad esempio, può arrivare a un valore doppio rispetto al passato.
Ancora meglio, a seguito dell’incremento dei coefficienti di carico dinamico, i cuscinetti diventano idonei in condizioni di carico più elevato e, quindi, l’azienda può optare per cuscinetti più piccoli comunque in grado di svolgere la stessa funzione di componenti più grandi. Si ottengono così vantaggi in termini di dimensioni più compatte delle macchine e riduzione di peso.
Gli utilizzatori finali possono contare sul fatto che i nuovi valori di durata dei cuscinetti vengono determinati con una metodologia accuratamente studiata, supportata da un ricco database di dati empirici. Tutti i nuovi valori saranno fondamentalmente superiori pur mantenendo ampi margini di sicurezza. I ricercatori e gli sviluppatori di NSK hanno utilizzato un metodo di valutazione quantitativa per stabilire quali sono i fattori o la quantità e le dimensioni delle impurità che influiscono sul processo di propagazione delle cricche nell’acciaio dei cuscinetti volventi e in quale misura. Per eseguire e analizzare le simulazioni sono stati utilizzati computer con una potenza di calcolo estrema.
In futuro, i Cuscinetti a Sfere a Contatto Obliquo, i Cuscinetti a Rulli Cilindrici, i Cuscinetti Radiali Rigidi a Sfere (nella foto) e i Cuscinetti a Rulli Conici di NSK avranno tutti una durata maggiore
NSK Europe Ltd. è l’organizzazione europea di NSK, Azienda leader nella produzione di cuscinetti con sede a Tokyo, la cui attività fu avviata nel 1916 in Giappone per poi espandersi in tutto il mondo con un organico attuale di circa 25.600 dipendenti. Le soluzioni e i prodotti per il settore industriale e automotive di NSK si trovano ovunque ci sia qualcosa in movimento. Oltre a pressoché ogni tipo di cuscinetto volvente, la gamma di prodotti dell’Azienda include supporti orientabili, componenti lineari, unità cuscinetto per mozzi ruota, nonchè cuscinetti per motori e trasmissioni. L’Azienda è orientata alla perfezione in tutte le sue attività, con l’obiettivo di assumere una posizione di leadership dal punto di vista qualitativo nel suo settore. L’impegno per questo primato è visibile nel processo di miglioramento costante, nell’eccellente sviluppo dei prodotti, nell’ottimizzazione dei processi di produzione e nella cura prestata al servizio alla clientela. Nell’esercizio 2023, gli oltre 3.200 dipendenti di NSK Europe Ltd. hanno generato un fatturato superiore a 662 milioni di Euro.
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