Cosa influisce sull’usura del perno pivot?

Per un costruttore di macchine ci sono molti fattori da considerare per ridurre al minimo l’usura del perno nel tempo.

L’usura del perno è la somma dell’usura della boccola, dell’asse e dell’aletta e viene influenzata da numerosi fattori. Mentre i costruttori di macchine hanno diverse opzioni di progettazione per ridurre al minimo questa usura, vi sono meno opzioni per l’utente finale, che vorrebbe ottimizzare i tempi di attività e i costi di assistenza in modo semplice ed economicamente vantaggioso. A questo punto, raramente si può fare qualcosa per quanto riguarda il carico, le dimensioni del perno, la velocità e la frequenza del movimento o l’ambiente in cui la macchina opera. Ciò che può essere cambiato, tuttavia, è:

• Se e come si usa la lubrificazione,
• Tipo di materiale, durezza e finitura superficiale utilizzati nell’asse e nella boccola,
• Fissaggio dell’asse nelle alette.

Riduzione massima della flessione
Il fattore che influisce maggiormente sull’usura del perno è l’area di carico in relazione a carico/forza, alla pressione superficiale. Se la pressione è sufficientemente elevata, non esiste al mondo alcuna lubrificazione, materiale o durezza che possa prevenire danni permanenti alla boccola, all’asse (perno) o alla staffa. Se il carico rimane invariato, ma l’area su cui agisce è ridotta, la pressione aumenta. Quando si carica un perno pivottante, l’asse (perno) si piegherà sempre leggermente ma abbastanza da alterare l’area di contatto tra l’asse/cuscinetto e l’asse/staffa. Quando il carico sul perno è basso, il carico viene distribuito su tutta la lunghezza del cuscinetto e delle staffe. Quando l’asse si piega all’aumentare del carico, le aree cambiano e la pressione aumenta (Figura 2).

Quanto cambia la pressione dipende non solo dal carico, dalla lunghezza e dal diametro del perno, ma anche dalle proprietà meccaniche della boccola. Una boccola più elastica aiuterà a distribuire il carico fino ad un certo punto, dopo di che si avrà deformazione plastica (permanente) e/o ridistribuzione della forza.

Vantaggi del fissaggio dell’asse

Quanto l’asse (perno) si piega dipende anche dal fatto che sia fisso o lento alle estremità. Un tradizionale perno dritto, che è sostenuto solo dalla parte inferiore delle staffe, è lento e si piegherà come una trave con semplici supporti. Il sistema Expander (Figura 3) è fissato nelle staffe e si piegherà come una trave con supporti fissi.

A seconda del caso di carico, un asse fisso con supporti si piegherà fino a 5 volte meno di uno con supporti semplici a cui è applicato lo stesso carico (Figura 4).

Rappr. Perno dritto tradizionale  (Left figure)
Carico applicato a: Supporti semplici
Le estremità degli assi sono supportate solo dal basso per via del gioco necessario durante l’installazione.

Rappr. Sistema Expander (Right figure)
Carico applicato a: Supporti fissi
Le estremità dell’asse vengono fissate nelle staffe dalle bussole a espansione.

Il fissaggio delle estremità dell’asse limiterà anche il movimento radiale libero del perno, al solo gioco tra la boccola e l’asse. Questo aiuta a limitare l’accelerazione della massa e le elevate forze d’impatto sulla boccola e sul perno. Il sistema Expander elimina l’usura delle staffe e riduce l’usura della boccola e dell’asse.