HomeAgenzia stampaComunicati stampaItalianoIngleseTedescoFranceseSpagnoloOlandeseCecoPolaccoTurcoClientiEsempi di alcuni nostri lavoriContattiArea Clienti

Agosto 2010. I cuscinetti a sezione sottile vengono impiegati con successo in diversi settori industriali. Tuttavia, questa tecnologia viene privilegiata nelle applicazioni "d'alta quota": Infatti, nelle applicazioni nel settore aerospaziale sono necessarie strutture compatte e leggere. Per le condizioni di funzionamento particolari, i cuscinetti a sezione sottile standard richiedono talvolta modifiche. È bene che chi utilizza tali i cuscinetti conosca questi dettagli importanti e sappia come mettere in pratica queste conoscenze.

I cambiamenti climatici e il surriscaldamento globale sono da una parte preoccupanti, ma dall'altra cosa pensare quando d'inverno le nevicate di poche settimane portano più neve di tutti gli anni passati messi insieme? Per ottenere conoscenze fondate sui processi in atto nell'atmosfera, sulle azioni dell'uomo che influiscono sul clima e per creare delle basi decisionali politiche efficaci finalizzate alla concretizzazione di ulteriori misure per la tutela del clima sono necessari dati sperimentali affidabili. Gli aerei di ricerca svolgono un ruolo importante, poiché consentono di colmare quello spazio esistente tra le stazioni di osservazione terrestri e i satelliti. I laboratori d'alta quota in cui vengono svolte le analisi sul clima offrono il vantaggio di muoversi liberamente nell'atmosfera, trasportano strumenti complessi e sono in grado di posizionarli in modo preciso allo scopo di ricerche mirate. Rispetto ai satelliti, le misurazioni eseguite con gli aerei offrono una migliore risoluzione spaziale.

La pietra miliare più recente nella flotta aerea del Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (il centro tedesco per la navigazione aerospaziale), che da 30 anni impiega aerei di ricerca, si chiama "High Altitude and Long Range Research Aircraft HALO". Questo velivolo speciale, creato sulla base di un Ultra-Long Range Businessjet Gulfstream G 550, copre, con un'autonomia di volo di 8.000 km, ampie regioni e con un'altitudine di volo massima di 15 km, nonché un carico utile di circa 3.000 kg, è il primo del suo genere.

Equipaggiato per una missione speciale

In che modo i gas di serra, le particelle atmosferiche e le nuvole tra i 5 e i 15 chilometri di altitudine influenzano i cambiamenti climatici? Per trovare risposte a domande come questa, HALO è stato equipaggiato con una nuova generazione di strumenti di misurazione. Tra i sistemi d'alta tecnologia si trova anche uno strumento sviluppato dal gruppo d'esplorazione remota dell'istituto di chimica e dinamica della geosfera (ICG-1) del centro di ricerca tedesco di Jülich realizzato in collaborazione con il centro di ricerca di Karlsruhe. In questo modo è possibile individuare nell'atmosfera oltre 15 diverse tracce di gas. Lo spettrometro a trasformata di Fourier esegue riprese d'immagini degli strati atmosferici al di sotto dell'aereo utilizzando una camera ad infrarossi. Eseguendo le analisi dei dati, queste immagini sono scomposte in diversi colori mediante un procedimento spettrale. In questo modo, è possibile distinguere le tracce di gas presenti negli strati atmosferici determinandone la concentrazione. Proprio l'altitudine in corrispondenza della tropopausa svolge un ruolo fondamentale nei cambiamenti climatici, poiché è qui che le variazioni dei gas di serra, delle particelle atmosferiche, delle nuvole hanno un influsso particolarmente forte sulle proprietà d'irradiazione dell'atmosfera e quindi sulla temperatura in prossimità del suolo.

Questo Global Limb Radiation Imager of the Atmosphere (GLORIA) può essere applicato sul lato inferiore dell'aereo nel cosiddetto "Belly Pod" su un telaio cardanico che ruota su tre assi per compensare i movimenti di rollio, di beccheggio e d'imbardata. In questo modo vengono garantite la stabilizzazione e la possibilità di regolare la linea visiva; anche in caso di movimento verticale ed orizzontale dell'aereo non si genera alcuna rotazione del campo visivo e un'eventuale polarizzazione delle superfici riflettenti non costituisce un problema.

Per la realizzazione del supporto ad alta precisione per la stabilizzazione della linea visiva durante la sequenza di misurazione, gli scienziati di Jülich sono stati aiutati dal reparto centrale di tecnologia del centro di ricerca di Karlsruhe. Considerando gli elevati requisiti in termini di strutture leggere e compatte, vengono impiegati cinque cuscinetti a sezione sottile Reali-Slim di Kaydon (cuscinetti radiali con foro da 4 e 12 pollici e cuscinetti a quattro punti di contatto con foro da 4 e da 14 pollici). Questi consentono la possibilità di regolare il livello d'azimut, l'elevazione e la direzione di rotazione dell'immagine. Per quest'impiego speciale ad altitudini elevate Kaydon ha sviluppato cuscinetti standard specifici per quest'applicazione. I cuscinetti sono stati precaricati in modo da poter eseguire in modo assolutamente preciso le misurazioni durante il volo. Si tratta di un processo sensibile dato che il precarico deve garantire un'elevata scorrevolezza delle parti senza impuntamenti. Inoltre, i cuscinetti presentano un rivestimento Endurakote anticorrosivo e sono dotati di sfere realizzate in acciaio inossidabile martensitico di tipo AISI 440-C. I cuscinetti delle serie ND e NC sono dotati, nel caso di diametri del foro elevati, di sezioni di soli 12,7 x 12,7 mm (D) e 9,525 x 9,525 mm (C). Il calcolo delle tolleranze di montaggio dell'albero e dell'alloggiamento modificate soddisfano in modo affidabile i requisiti che sono stati posti dagli scienziati di Jülich nei confronti dei componenti da sviluppare. Ad esempio, il funzionamento di componenti installati deve essere garantito per temperature operative comprese tra - 60 °C e + 85 °C e una pressione atmosferica compresa tra 100 mbar e 1.030 mbar. Ulteriori criteri utilizzati nella scelta dei cuscinetti sono stati un'elevata capacità di carico oltre alla resistenza agli urti meccanici. Anche per quanto riguarda la lubrificazione di cuscinetti è necessario tenere conto delle elevate differenze di temperatura: in caso di temperature elevate, il lubrificante non deve liquefarsi, mentre nel caso di basse temperature non deve diventare troppo solido evitando così di far aumentare la coppia d'attrito.

Partner dotato di know-how

Kaydon può presentare numerose referenze relative ad esecuzioni di cuscinetti per applicazioni con particolari condizioni di funzionamento. Tra questi rientra anche l'Antares DLR-H2, il primo aereo al mondo con propulsione a celle combustibili con pilota. Anche all'interno del motore elettrico dell'aliante vengono impiegati cuscinetti a sezione sottile. La struttura del velivolo sperimentale si basa sull'aliante elettrico Antares 20E dell'azienda Lange Aviation GmbH che è stato modificato in collaborazione con il centro tedesco aerospaziale DLR per il volo utilizzando celle combustibili al fine di studiare nuove possibilità per la riduzione del consumo di carburante e delle emissioni di sostanze nocive nel traffico aereo. La particolarità dell'Antares DLR-H2 rispetto a progetti di ricerca simili consiste nel fatto che l'aliante con propulsione a celle combustibili può azionarsi autonomamente senza la necessità di utilizzare l'energia della batteria. A tale scopo, sotto le ali rinforzate dell'Antares DLR-H2 sono stati installati due contenitori esterni che fungono da serbatoi per idrogeno ed un sistema a celle combustibili.

I requisiti tecnici sono più elevati rispetto a quelli validi per le normali automobili. Infatti, la pressione atmosferica e le temperature si riducono all'aumentare dell'altitudine. Questo aspetto deve essere preso in considerazione così come le vibrazioni e le forti accelerazioni in caso di eventuali turbolenze atmosferiche o di diverse manovre in volo. Durante il volo occorre anche tenere presenti gli elevati requisiti di sicurezza. Pertanto, è necessario specificare tutti i dettagli essenziali per il funzionamento in volo. In tale contesto si punta sull'impiego di un numero possibilmente ridotto di componenti d'elevata qualità. Lo stesso vale per gli alloggiamenti per l'elettromotore esterno, appositamente sviluppato come modello speciale grosso, ma molto corto per Lange. Anche in questo caso vengono impiegati i cuscinetti a sezione sottile di precisione con lubrificazione speciale di Kaydon. Con una sezione compatta ed un ampio diametro interno che consente l'alloggiamento di un albero cavo, i cuscinetti radiali a sfere impiegati pesano solo 336 g (compresa la gabbia e le guarnizioni). I cuscinetti sono dimensionati in modo tale da rispettare i requisiti di sicurezza necessari per essere approvati e da garantire un funzionamento affidabile in situazioni di volo anche con turbolenze, dove si presentano grandi escursioni termiche. Il punto in cui sono alloggiati i cuscinetti è completamente isolato impedendo, quindi, che il lubrificante possa contaminare il motore e garantendo che il lubrificante rimanga nel cuscinetto. Per evitare che all'interno del cuscinetto penetri sporco e per consentirne un funzionamento preciso vengono impiegati cuscinetti a sezione sottile con protezioni su entrambi i lati.

Il successo della missione su Marte

Anche per i progetti di robotica spaziale, il DLR punta sul know-how di Kaydon. Infatti, qualche anno fa è stata ottimizzata la struttura costituita da un braccio e da una mano di un robot che può essere telecomandato nello spazio dalla terra. La massima precisione e una forte riduzione del peso rispetto al modello precedente erano l'obiettivo principale del progetto. Riducendo il materiale il sistema è stato alleggerito di ben 26 kg raggiungendo i 14 kg. Per l'albero cavo dell'azionamento era necessario un cuscinetto che fosse adatto al diametro esterno dell'articolazione, ma che permettesse comunque all'interno il passaggio di cavi. Kaydon fornì la soluzione ottimale per quest'applicazione altamente tecnologica, realizzando un modello speciale di cuscinetti a sezione sottile della serie Ultra Slim.

I cuscinetti a sezione sottile appositamente modificati della serie Reali-Slim convincono anche nelle applicazioni impiegate nello spazio come, ad esempio, nel braccio robotizzato del Phoenix Mars Lander, che raccoglie campioni di suolo e ghiaccio sulla superficie del pianeta rosso. Il braccio esegue quattro diversi movimenti: verso l'alto/il basso, in avanti/indietro, movimenti laterali e rotatori. Tre delle articolazioni che rendono possibili tali movimenti sono dotate di cuscinetti a sezione sottile prodotti da Kaydon appositamente modificati per quest'applicazione. Sono cuscinetti a pieno riempimento di sfere per resistere alle forze e alle vibrazioni durante il lancio, e si distinguono, nonostante la struttura leggera e compatta adatta ad ingombri minimi, per l'elevata capacità di carico. Per funzionare su Marte i cuscinetti devono sopportare forze molto elevate. Per spaccare lo strato di ghiaccio sulla superficie e scavare fino ad una profondità di circa 50 cm occorre una forza superiore ai 45 kg. I cuscinetti sono realizzati in acciaio inossidabile 440c stabilizzato termicamente, ulteriormente lappato al fine di ottenere una superficie estremamente liscia e un migliore funzionamento. Il trattamento termico ne consente, inoltre, l'uso in condizioni di freddo estremo, poiché le articolazioni del braccio robotizzato resistono fino ad una temperatura massima di -108 °C. A tal fine, i cuscinetti sono ingrassati con un lubrificante speciale a basso outgassing, che in condizioni di temperature estremamente basse non diventi troppo duro e non evapori nel sottile strato d'atmosfera.

Tecnologia per tutte le applicazioni

Laddove i cuscinetti standard arrivano al limite della loro capacità (in ambito terrestre, in alta quota, nello spazio, nelle camere bianche, in condizioni di forti escursioni termiche o carichi meccanici straordinari) Kaydon progetta e realizza soluzioni in grado di soddisfare in modo affidabile esigenze applicative e condizioni di funzionamento specifiche. Kaydon offre una gamma completa con oltre 250 tipi di cuscinetti a sezione sottile in misure espresse in millimetri e pollici in tre configurazioni (cuscinetti a quattro punti di contatto, cuscinetti obliqui, cuscinetti radiali) per ogni tipo di applicazione. Quindi, i cuscinetti Reali-Slim in versione ibrida con sfere di ceramica e a lubrificazione minima soddisfano preferibilmente i requisiti estremi come, ad esempio, negli ambienti sottovuoto o nelle camere bianche. Inoltre, sono chimicamente stabili e resistenti alla corrosione: un vantaggio importante nelle applicazioni in cui vengono impiegate sostanze chimicamente aggressive. Il mix di materiali consente di prevenire la cosiddetta saldatura a freddo tra sfere e piste. La versione ibrida è disponibile su richiesta anche per i cuscinetti Ultra Slim; viene impiegata nei settori della meccanica di precisione e della tecnologia medicale con la massima precisione, ma anche per carichi più leggeri. I cuscinetti a sezione sottile della serie Ultra Slim dispongono di una sezione ancora più ridotta pari a 2,5 x 3,0 mm, raggiungono tuttavia un diametro del foro sino a 170 mm. Per realizzare queste "dimensioni da sogno" i cuscinetti Reali Slim vengono miniaturizzati. Questi tipi di cuscinetti ultrasottili sono riempiti completamente con sfere portanti o, in alternanza, distanziatrici o sono realizzati a pieno riempimento e sono disponibili in versione standard come cuscinetti obliqui, radiali e a quattro punti di contatto.

Autori:
Ulrich Schroth, Responsabile di filiale / Branch Manager, Rodriguez GmbH, rivenditore Kaydon in Germania.

Informazioni sull'azienda Kaydon:

Kaydon Corporation Bearings Division è leader mondiale nella produzione di cuscinetti a sezione sottile standard e a disegno, oltre che ralle e cuscinetti integrati per applicazioni e processi industriali. Kaydon fornisce prodotti personalizzati basati su specifiche esigenze e prestazioni a diverse tipologie di clienti e settori, quali industria, aerospazio, apparecchiature medicali ed elettroniche, energie rinnovabili e after-market. La società, che ha ideato il cuscinetto a sezione sottile nel 1943, è una divisione di Kaydon Corporation, con sede a Muskegon, Michigan, USA. In Italia, i cuscinetti Kaydon sono distribuiti da Magi S.r.l., Milano.

Distributore per l'Italia:
MAGI S.r.l.
Via Ammiano, 3
20137 Milano (MI)
Tel: +39 02 55194708
Fax: +39 02 55194513
E-Mail: info@magicuscinetti.com
Internet: www.magicuscinetti.com

Contatti:
KAYDON Corporation Bearings Division
2860 McCracken Street
PO Box 688
Muskegon, MI 49443-0688, USA
Tel: +1 231 755 3741
Fax: +1 231 759 4102
E-Mail: bearings@kaydon.com
Internet: www.kaydonbearings.com

Ufficio stampa / PR contact:
TPR International
Christiane Tupac-Yupanqui
Hermann-Löns-Weg 57
D-69207 Sandhausen, Germania
Tel.: +49 (0)6224 172751
Fax: +49 (0)6224 172752
E-Mail: c.tupac@tradepressrelations.com
Internet: www.tradepressrelations.com

Download this press release as Zip file

Zip contents [5,7 Mb]:
Press release [PDF] and picture [JPG]