Il montaggio dei rotori

I rotori devono poter ruotare in maniera indipendente gli uni rispetto agli altri e rispetto all'albero sso: come anticipato nella bozza, tale vincolo sarà realizzato per mezzo di cuscinetti volventi, la scelta dei quali è stata eettuata da catalogo, si veda [6] per maggiori informazioni.

Le condizioni operative che i cuscinetti devono soddisfare possono essere sintetizzate in:

ˆ regime di 250 giri/min

valore che dipende dalla cadenza produttiva imposta da specica di 1000 pz/min e dal numero di gripper montati sul meccanismo

ˆ carichi radiali costanti carichi assiali nulli

ˆ diametro più grande possibile

nel rispetto dell'ingombro imposto da specica e dello spazio radiale necessario a rotori e gripper

Sono state individuate 3 tipologie di cuscinetto, con conseguenti variazio- ni nella congurazione di montaggio, valutate attentamente ai ni di operare la scelta migliore possibile in ottica del corretto funzionamento del siste- ma, della semplicità di montaggio e del costo di acquisto; le 3 opzioni sono riportate e discusse nelle prossime sottosezioni.

Cuscinetti radiali ad una corona di sfere

Questo tipo di cuscinetto è quello più semplice ed economico, utilizzato quan- do sono assenti carichi assiali e montato in coppia con un cuscinetto identico al ne di costituire una struttura isostatica; il loro utilizzo prevede che per ogni coppia di cuscinetti utilizzati per il montaggio di un particolare, 1 dei 4 tra anelli esterni ed interni sia libero, in modo da assecondare un'eventuale

8. Modellazione 2D

Figura 8.2: Esempio di montaggio con cuscinetti radiali.

Figura 8.3: Particolare dell'assieme provvisorio con cuscinetti radiali. deformazione, legata ad esempio ad una dilatazione di origine termica, senza forzare la struttura e i cuscinetti stessi; un esempio del montaggio è riportato in gura 8.2, estrapolata da [4].

Scegliendo questa tipologia, il montaggio prevederebbe quindi una cop- pia di cuscinetti per ogni rotore, oltre che l'utilizzo di distanziali e ghiere di bloccaggio, come mostrato in gura 8.3, dove sono rappresentati i rotori e i collettori montati sull'albero ma senza i gripper: ogni ghiera va a com- pattare un pacchetto di 4 cuscinetti e 3 distanziali, di cui 1 integrato nel pre-collettore (particolare che verrà analizzato nel seguito), contro lo spalla- mento centrale dell'albero, sfruttando la lettatura posta all'estremo. Com'è possibile notare, la condizione di 1 anello su 4 libero assialmente è realizzata bloccando 1 anello esterno con una angia, avvitata al rotore, e lasciando dello spazio tra lo spallamento e l'altro anello esterno.

8. Modellazione 2D

Cuscinetti obliqui ad una corona di sfere

Questo tipo di cuscinetto, di cui è mostrata una sezione 3D in gura 8.4, viene utilizzato in coppia con uno identico per un montaggio ad 'O'; trova largo impiego nelle situazioni che prevedono carichi radiali predominanti e assiali non trascurabili.

Figura 8.4: Cuscinetto obliquo ad una corona di sfere.

Il suo utilizzo è stato valutato poichè essi sono utilizzati anche in situa- zioni, come quella in esame, che non prevedono spinte assiali: prendendo in considerazione lo schema di montaggio mostrato in gura 8.5, i cuscinet- ti obliqui montati ad 'O' permettono di regolare il serraggio a seconda del precarico che si eettua tramite la ghiera di bloccaggio; ciò permette di non avere strisciamento tra anelli e supercie cui sono accoppiati, condizione che nella soluzione dei cuscinetti radiali è soddisfatta dalla tolleranza con cui i componenti sono realizzati.

8. Modellazione 2D

Altra dierenza rispetto ai radiali, consiste nell'assenza delle ange di tenuta, dato che la staticità degli anelli esterni è garantita dal precarico assiale che si applica al pacchetto.

Per contro, essi non sono provvisti di paraolio integrato, si dovrebbe per- tanto ricorrere al montaggio di labirinti con conseguente maggiore ingombro assiale, nonostante una larghezza nominale del prodotto identica alla versio- ne radiale; sono inoltre caratterizzati da una fase di montaggio leggermente più complessa ed un costo di acquisto sensibilmente superiore.

Cuscinetti a doppia corona di sfere a 4 punti di contatto

Figura 8.6:

Cuscinetto a doppia corona di sfere.

Quest'ultima soluzione considerata consiste nell'utilizzo di un solo cuscinetto a doppia corona di sfere con 4 punti di contatto, di cui un'immagine 3D è riportata in gura 8.6, in grado di reggere carichi assiali di entità superiore ai cuscinetti obliqui.

Viene fatto largo uso di questi cuscinet- ti nei meccanismi che devono garantire al- te velocità di rotazione ed elevata precisio- ne, come ad esempio i mandrini delle mac- chine utensili; potrebbe risultare pertanto una soluzione sovradimensionata rispetto al problema che è chiamata a risolvere, ma è stata presa in considerazione poichè ga- rantisce facilità di montaggio superiore alle precedenti proposte e un ingombro assiale potenzialmente minore.

Figura 8.7:

8. Modellazione 2D

In gura 8.7 nella pagina precedente è riportata la congurazione del sistema con i cuscinetti a doppia corona: come si può notare essi permet- tono di evitare l'utilizzo di distanziali e spallamenti per gli anelli superiori, con conseguente riduzione dell'ingombro assiale, garantendo un montaggio relativamente semplice.

Scelta della congurazione migliore

La scelta, di comune accordo con il tutor, è ricaduta sulla prima proposta citata, ovvero quella dell'utilizzo dei cuscinetti radiali; le motivazioni che spingono a questa decisione possono essere sintetizzate in:

ˆ migliore reperibilità e maggior convenienza economica

essendo cuscinetti largamente utilizzati in azienda, essi sono acquistati con frequenza e in grandi lotti, ciò porta ad un prezzo di acquisto ancor più basso grazie alla scontistica applicata

ˆ facilità di montaggio

la semplicità nel montaggio di questi cuscinetti non è tanto un vantag- gio in fase di assemblaggio in sede, quanto nel momento dello smon- taggio eettuato direttamente dal cliente, che potrebbe non avere le risorse tecniche per procedere alla manipolazione di una congurazione più complessa

In gura 8.8 nella pagina seguente è riportato il complessivo, ancora privato dei gripper, del gruppo di alimentazione e delle parti di albero che lo sostengono, con il montaggio dei cuscinetti radiali: è mostrata anche la congurazione scelta per il passaggio dell'aria dall'albero ai collettori, che verrà discussa nella prossima sezione.

Materiale

Il materiale ritenuto più idoneo per la costruzione dei rotori è l'alluminio, poichè risponde alla necessità di avere componenti leggeri e facilmente lavo- rabili per asportazione di truciolo, come solitamente tali particolari vengono realizzati. Esso è inoltre caratterizzato da un prezzo d'acquisto della materia prima molto vicino, per unità di volume, a quello dell'acciaio da costruzione.