ITMI20071422A1

ITMI20071422A1 - LOW-FRICTION STRIPED BEARING AND HIGH LOAD CAPACITY FOR STRUCTURAL ENGINEERING AND THE SAME MATERIALS

Info

Publication number: ITMI20071422A1
Application number: IT001422A
Authority: IT
Inventors: Charlotte Francesca Tavecchio
Original assignee: Cvi Engineering Srl
Priority date: 2007-07-17
Filing date: 2007-07-17
Publication date: 2009-01-18

Description

CUSCINETTO A STRISCIAMENTO A BASSO ATTRITO E ELEVATA CAPACITA' DI CARICO PER L’INGEGNERIA STRUTTURALE E MATERIALI PER LO STESSO LOW FRICTION SLIDING BEARING AND HIGH LOAD CAPACITY FOR STRUCTURAL ENGINEERING AND MATERIALS FOR THE SAME

La presente invenzione concerne un cuscinetto a strisciamento, utilizzabile per applicazioni di ingegneria strutturale, in particolare nelle opere civili quali ponti, edifici, strutture a cui è simultaneamente richiesto di sostenere carichi verticali e consentire spostamenti e/o rotazioni relative, detto cuscinetto presentando basso coefficiente di attrito ed essendo idoneo ad essere utilizzato in severe condizioni operative, sia per i carichi applicati che per le temperature operative elevate. The present invention relates to a sliding bearing, usable for structural engineering applications, in particular in civil works such as bridges, buildings, structures which are simultaneously required to support vertical loads and allow relative displacements and / or rotations, said bearing having a low coefficient of friction and being suitable for use in severe operating conditions, both for the applied loads and for the high operating temperatures.

Nella realizzazione di strutture civili, ad esempio edifici e ponti, vengono utilizzati dispositivi di appoggio strutturale che hanno la funzione di consentire limitati movimenti relativi, tipicamente scorrimenti o rotazioni relative, fra due o più parti della struttura. Per consentire i suddetti movimenti nella struttura sono previsti vincoli di tipo a pattino o a cerniera. In the construction of civil structures, for example buildings and bridges, structural support devices are used which have the function of allowing limited relative movements, typically relative sliding or rotations, between two or more parts of the structure. To allow the aforesaid movements in the structure, there are constraints of the skid or hinge type.

I suddetti vincoli comprendono generalmente una coppia di superfici, piane oppure curve, in grado di scorrere e/o ruotare l’una rispetto all'altra per consentire spostamenti relativi e/o rotazioni relative. Al fine di rendere minimo sia l'attrito statico che l'attrito dinamico fra le parti, una prima superficie della suddetta coppia di superfici è realizzata in metallo, ad esempio in acciaio austenitico, oppure in una lega di alluminio, oppure in acciaio fe mìtico rivestito in cromo duro, mentre l'altra superficie è convenientemente realizzata con un polìmero a basso attrito; generalmente è previsto anche l'impiego eventuale dì un lubrificante fra le superficie striscianti, The aforementioned constraints generally include a pair of surfaces, flat or curved, capable of sliding and / or rotating relative to each other to allow relative displacements and / or relative rotations. In order to minimize both static and dynamic friction between the parts, a first surface of the aforementioned pair of surfaces is made of metal, for example of austenitic steel, or of an aluminum alloy, or of chemical steel. coated in hard chrome, while the other surface is conveniently made with a low-friction polymer; the possible use of a lubricant between the sliding surfaces is generally also envisaged,

Attraverso un'opportuna combinazione delle proprietà dei materiali delle due superfici e dell’eventuale lubrificante, la coppia di superfici del cuscinetto a strisciamento presenta un basso coefficiente di attrito, sia statico che dinamico, una elevata resistenza ad usura, e una adeguata resistenza ai carichi di compressione, derivanti dal peso della struttura e dalle azioni di servizio. Through an appropriate combination of the material properties of the two surfaces and any lubricant, the pair of surfaces of the plain bearing has a low coefficient of friction, both static and dynamic, a high resistance to wear, and an adequate resistance to loads. compression, deriving from the weight of the structure and from the service actions.

Allo stato della tecnica, il polimero a basso attrito principalmente adoperato per la realizzazione dei cuscinetti a strisciamento è il politetrafluoroetilene (PTFE). Tale materiale è utilizzato in questo tipo di applicazioni da oltre 40 anni e l’esperienza accumulata ha permesso di definirne compiutamente le prestazioni ed i limiti. Tali prestazioni e tali limiti sono stati codificati nelle norme di settore, tra cui ad esempio la norma europea EN 1337-2 "Appoggi strutturali - Parte 2: Elementi dì scorrimento" e le Specìfiche Tecniche per Costruzioni della American Association of State Hìghway and Transportation Officiate (AASHTO). In the state of the art, the low-friction polymer mainly used for making plain bearings is polytetrafluoroethylene (PTFE). This material has been used in this type of applications for over 40 years and the accumulated experience has allowed us to fully define its performance and limits. These performances and these limits have been codified in the sector standards, including for example the European standard EN 1337-2 "Structural bearings - Part 2: Sliding elements" and the Technical Specifications for Constructions of the American Association of State Highway and Transportation Officiate (AASHTO).

Sebbene l’utilizzo del PTFE nel campo dell'ingegneria civile sia ormai consolidato da oltre quattro decenni, sono note diverse inefficienze del materiale dovute principalmente alla scarsa resistenza all'usura e aila riduzione della resistenza a compressione mostrate dal PTFE all'aumentare della temperatura. Although the use of PTFE in the field of civil engineering has been consolidated for over four decades, various material inefficiencies are known mainly due to the poor resistance to wear and the reduction in compressive strength shown by PTFE with increasing temperature.

La suddetta riduzione della resistenza a compressione del PTFE si manifesta mediante un fenomeno di scorrimento viscoso, noto nella letteratura scientifica con il nome di “cold flow”. Tale fenomeno consiste in uno scorrimento viscoso continuo del polimero, che viene estruso e fuoriesce lateralmente dal cuscinetto a strisciamento producendo una riduzione continua dell’altezza dell’elemento di superficie realizzato in PTFE, The aforementioned reduction of the compressive strength of PTFE is manifested by a phenomenon of creep, known in the scientific literature with the name of "cold flow". This phenomenon consists in a continuous viscous flow of the polymer, which is extruded and comes out laterally from the sliding bearing producing a continuous reduction in the height of the surface element made of PTFE,

In presenza di temperature elevate, tale fenomeno è maggiormente accentuato; l’entità del cold flow è legata infatti a combinazioni di valori elevati del carico di compressione e della temperatura operativa. In the presence of high temperatures, this phenomenon is more accentuated; the entity of the cold flow is in fact linked to combinations of high values of the compression load and the operating temperature.

Per temperatura operativa del cuscinetto si intende la temperatura raggiunta dalle superfici di strisciamento. Detta temperatura operativa viene considerata elevata se è compresa tra 3Q°C e 90°C. The bearing operating temperature refers to the temperature reached by the sliding surfaces. Said operating temperature is considered high if it is between 3Q ° C and 90 ° C.

In considerazione dei bassi valori del coefficiente di attrito mostrati dal PTFE, il suddetto polimero è sempre stato considerato il materiale di strisciamento elettivo per la realizzazione di appoggi a strisciamento, e pertanto la tecnica è stata sviluppata per adattare l’utilizzo del PTFE alle varie condizioni operative. Nell’ambito di detto sviluppo della tecnica, sono state codificate norme tecniche di riferimento le quali stabiliscono, in funzione della temperatura operativa, limiti ai valori della massima pressione applicabile alla superficie realizzata in PTFE nel cuscinetto a strisciamento. Ad esempio la norma europea EN 1337-2 impone di considerare una riduzione del valore caratteristico della resistenza a compressione del PTFE pari al 2% rispetto al valore della suddetta resistenza caratteristica valutata alla temperatura di 30°C, per ogni incremento di 1°C della temperatura operativa al di sopra dei 30°C, In consideration of the low values of the friction coefficient shown by PTFE, the aforementioned polymer has always been considered the elective sliding material for the realization of sliding bearings, and therefore the technique was developed to adapt the use of PTFE to the various conditions operational. As part of this development of the technique, reference technical standards have been codified which establish, as a function of the operating temperature, limits to the values of the maximum pressure applicable to the surface made of PTFE in the sliding bearing. For example, the European standard EN 1337-2 requires to consider a reduction of the characteristic value of the compressive strength of PTFE equal to 2% with respect to the value of the aforementioned characteristic resistance evaluated at a temperature of 30 ° C, for each increase of 1 ° C of the operating temperature above 30 ° C,

Questo criterio tuttavia risulta economicamente svantaggioso perché in presenza di temperature operative elevate comporta un aumento delle dimensioni del cuscinetto a strisciamento e dei relativi costi, However, this criterion is economically disadvantageous because in the presence of high operating temperatures it leads to an increase in the dimensions of the plain bearing and the related costs.

A ulteriore dimostrazione della inadeguatezza del PTFE all’utilizzo alle alte temperature operative, le norme europee della serie EN 1337 limitano il campo di utilizzo dì appoggi con cuscinetti a strisciamento con una superficie in PTFE a una massima temperatura operativa pari a 48°C. Sopra tale temperatura diviene necessario utilizzare appoggi strutturali di tipo differente, di costi maggiori e con minori prestazioni in termini del coefficiente dì attrito. In pratica si tratta di cuscinetti a rotolamento, particolarmente costosi, i quali, essendo completamente metallici ed essendo soggetti agli agenti atmosferici, perdono in parte l'efficienza iniziale per cui il coefficiente di attrito raggiunge valori superori a quelli dei cuscinetti a strisciamento. As a further demonstration of the inadequacy of PTFE for use at high operating temperatures, the European standards of the EN 1337 series limit the range of use of bearings with plain bearings with a PTFE surface to a maximum operating temperature of 48 ° C. Above this temperature it becomes necessary to use structural bearings of different types, with higher costs and with lower performances in terms of the friction coefficient. In practice, these are particularly expensive rolling bearings, which, being completely metallic and being subject to atmospheric agents, partially lose the initial efficiency so that the friction coefficient reaches values higher than those of plain bearings.

In conseguenza del crescente sviluppo industriale e delle infrastrutture in paesi situati in regioni climatiche contraddistinte da temperature medie piu elevate rispetto alle regioni dell’Europa Occidentale e del Nord America, tale inefficienza di prestazioni del PTFE alle temperature operative elevate rappresenta una importante penalizzazione dal punto di vista economico e progettuale. Sono stati infatti riscontrati nel corso degli ultimi anni diversi casi di fallimento di appoggi strutturali dovuti al verificarsi di un eccessivo cold flow del PTFE. L’impatto economico di tali fallimenti è stato rilevante, e comprende sia danni irreversibili alle strutture civili che costi legati alla sostituzione degli appoggi. As a consequence of the growing industrial and infrastructure development in countries located in climatic regions characterized by higher average temperatures than in the regions of Western Europe and North America, this inefficiency of PTFE performance at high operating temperatures represents an important penalty from the point of economic and planning view. In fact, several cases of failure of structural supports due to the occurrence of an excessive cold flow of PTFE have been found over the last few years. The economic impact of these failures has been significant, and includes both irreversible damage to civil structures and costs related to the replacement of the supports.

In generale comunque, il fenomeno del cold flow, è penalizzante non solo per tutte quelle applicazioni nell'ingegneria civile situate in regioni climatiche caratterizzate da temperature ambientali elevate ma anche per quelle applicazioni in cui le superfici dei cuscinetti a strisciamento sono sottoposte a velocità di strisciamento elevate, quali ad esempio le velocità di strisciamento prodotte da eventi sismici oppure le velocità di strisciamento prodotte nei cuscinetti dei ponti da intense condizioni di traffico, oppure dal traffico delle linee ferroviarie ad aita vefocità. In general, however, the cold flow phenomenon is penalizing not only for all those applications in civil engineering located in climatic regions characterized by high ambient temperatures but also for those applications in which the surfaces of the sliding bearings are subjected to sliding speeds. high, such as the sliding speeds produced by seismic events or the sliding speeds produced in the bearings of bridges by intense traffic conditions, or by the traffic of railway lines at high speed.

Per coprire richieste dì applicazioni a temperature operative elevate, è stato proposto l'utilizzo dì tecnopolimeri a base di PTFE caricato con fibre. Questi tecnopolimeri presentano rispetto al PTFE non caricato una maggiore resistenza a compressione, ma ì cuscinetti a strisciamento incorporanti una superficie realizzata con i suddetti tecnopolimeri presentano rispetto a quelli incorporanti una superficie in PTFE non caricato un coefficiente di attrito svantaggiosamente superiore e una minore resistenza a usura. To cover applications at high operating temperatures, the use of technopolymers based on fiber-filled PTFE has been proposed. Compared to unfilled PTFE, these technopolymers have a higher compressive strength, but plain bearings incorporating a surface made with the aforementioned technopolymers have a disadvantageously higher friction coefficient and lower wear resistance than those incorporating an unfilled PTFE surface. .

È stato anche recentemente proposto l’utilizzo del polietilene a peso molecolare ultra alto (UHMWPE) come polimero alternativo al PTFE per la realizzazione di cuscinetti a strisciamento per applicazioni nell'ingegnerìa strutturale, soprattutto in virtù delle sue superiori caratteristiche di resistenza ad usura. Tuttavia anche il suddetto materiale presenta un decadimento rapido della resistenza meccanica alle temperature operative elevate, con prestazioni che ne escludono l’uso a temperature superiori a 48°C. It has also recently been proposed to use ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) as an alternative polymer to PTFE for the production of plain bearings for applications in structural engineering, especially by virtue of its superior wear resistance characteristics. However, even the aforementioned material exhibits a rapid decay of mechanical strength at high operating temperatures, with performances that exclude its use at temperatures above 48 ° C.

La presente invenzione sì propone di superare gli inconvenienti su esposti proponendo un cuscinetto a strisciamento, conforme alla rivendicazione 1, utilizzabile per applicazioni di ingegnerìa strutturale, in particolare nelle opere civili quali ponti, edifici, strutture a cui è simultaneamente richiesto di sostenere carichi verticali elevati e consentire spostamenti e/o rotazioni relative con minimo coefficiente di attrito, del tipo comprendente una prima parte collegata ad un supporto, una seconda parte coflegata ad un elemento poggiato su detto supporto e mezzi atti a consentire a detta seconda parte di traslare e/o ruotare rispetto a detta prima parte, detti mezzi comprendendo materiale polimerico a basso coefficiente di attrito, caratterizzato dal fatto che detto materiale a basso coefficiente di attrito è un pofiossimetilene (POM) addizionato con fluoropolimeri oppure è un polietilentereftalato (PTFE) addizionato con fluoropolimeri. The present invention proposes to overcome the aforementioned drawbacks by proposing a sliding bearing, in accordance with claim 1, usable for structural engineering applications, in particular in civil works such as bridges, buildings, structures which are simultaneously required to support high vertical loads. and allowing relative displacements and / or rotations with a minimum coefficient of friction, of the type comprising a first part connected to a support, a second part connected to an element resting on said support and means suitable for allowing said second part to translate and / or rotate with respect to said first part, said means comprising polymeric material with a low coefficient of friction, characterized in that said material with a low coefficient of friction is a polyoxymethylene (POM) added with fluoropolymers or is a polyethylene terephthalate (PTFE) added with fluoropolymers.

Sia il poliossimetilene che il polietilentereftalato sono due polimeri che dimostrano una elevata resistenza a compressione sia a temperatura ambiente che ad atta temperatura, con cold flow di entità trascurabile, ridotto coefficiente di attrito, alta stabilità termica, basso o nullo assorbimento di umidità; e l'aggiunta di fluoropolimeri come additivi a tali polimeri riduce ulteriormente il coefficiente dì attrito e aumenta la resistenza ad usura, fornendo prestazioni che vanno molto oltre quello che possono offrire i materiali per cuscinetti a strisciamento oggi noti, usati nell'ingegneria strutturale. Both polyoxymethylene and polyethylene terephthalate are two polymers that demonstrate high compressive strength both at room temperature and at a suitable temperature, with negligible cold flow, low coefficient of friction, high thermal stability, low or zero moisture absorption; and the addition of fluoropolymers as additives to these polymers further reduces the coefficient of friction and increases the resistance to wear, providing performances that go far beyond what today's known plain bearing materials used in structural engineering can offer.

Nel corso di numerose prove con diversi materiali si è constatato infatti che il poliossimetilene addittivato con fluoropolimeri e il polietilentereftalato addittivato con fluoropolimeri possiedono le caratteristiche richieste per l'uso in cuscinetti a strisciamento per applicazioni strutturali, in particolare nei cuscinetti a strisciamento per applicazioni sotto condizioni di temperatura operativa elevata ed alti carichi di compressione. In fact, during numerous tests with different materials it was found that the polyoxymethylene with additive with fluoropolymers and the polyethylene terephthalate with the addition of fluoropolymers possess the characteristics required for use in plain bearings for structural applications, in particular in plain bearings for applications under conditions of high operating temperature and high compression loads.

La sperimentazione ha dimostrato che il poliossimetilene addittivato con fluoropolimeri e il polietilentereftalato addittivato con fluoropolimeri soddisfano anche gli altri requisiti, come il basso coefficiente di attrito, l’elevata resistenza all'usura, la massima velocità di strisciamento ammissibile, nonché il massimo percorso di strisciamento ammissibile, e che le loro prestazioni relative a detti requisiti sono comparabili con quelli del PTFE stabiliti dalla norma europea EN 1337-2 o dalle specifiche tecniche AASHTO e migliori rispetto a quelli forniti dai tecnopolimeri costituiti da PTFE caricato con fibre. Experimentation has shown that polyoxymethylene with fluoropolymer additives and polyethylene terephthalate with fluoropolymer additives also meet the other requirements, such as low coefficient of friction, high wear resistance, maximum admissible sliding speed, as well as maximum sliding path admissible, and that their performance relative to these requirements is comparable with those of PTFE established by the European standard EN 1337-2 or by the AASHTO technical specifications and better than those provided by technopolymers made of fiber-filled PTFE.

Nel corso di prove di laboratorio si è anche verificato che le proprietà di basso attrito ed elevata resistenza all’usura dei materiali dei cuscinetto a strisciamento comprendente una superficie in poliossimetilene addittivato con fluoropolimeri oppure in polietilentereftaiato addittivato con fluoropolimeri risultano ulteriormente migliorate quando la superficie metallica dei cuscinetto a strisciamento che scorre su detti polimeri è rivestita con una vernice incorporante lubrificanti allo stato solido, in particolare bisolfuro di molibdeno, politetrafluoroetilene e/o carbonio. During laboratory tests it was also verified that the properties of low friction and high wear resistance of the materials of the sliding bearings comprising a surface in polyoxymethylene with additive with fluoropolymers or in polyethylene terephthalate with additives with fluoropolymers are further improved when the metal surface of the The plain bearing sliding on said polymers is coated with a paint incorporating solid state lubricants, in particular molybdenum disulphide, polytetrafluoroethylene and / or carbon.

Il cuscinetto realizzato con l'impiego di uno dei suddetti materiali ha prestazioni significativamente più elevate nelle differenti condizioni d'uso rispetto ai cuscinetti a strisciamento della tecnica nota, soprattutto in presenza di temperature operative elevate ed alti carichi di compressione. The bearing made with the use of one of the aforesaid materials has significantly higher performance in the different conditions of use than the plain bearings of the prior art, especially in the presence of high operating temperatures and high compression loads.

In definitiva le caratteristiche di un cuscinetto secondo l'invenzione consistono in: Ultimately, the characteristics of a bearing according to the invention consist of:

• basso coefficiente di attrito; • low coefficient of friction;

• resistenza ad usura e massima velocità di strisciamento sopportabile maggiori di quelle offerte dai cuscinetti a strisciamento incorporanti PTFE, come stabilito dalle norme tecniche relative ai cuscinetti a strisciamento per appoggi strutturali; • resistance to wear and maximum bearable sliding speed greater than those offered by plain bearings incorporating PTFE, as established by the technical standards relating to plain bearings for structural supports;

• maggiore resistenza a compressione rispetto al PTFE, come stabilito dalle norme tecniche relative ai cuscinetti a strisciamento per appoggi strutturali, in presenza di temperature operative elevate, consentendo in particolare un utilizzo del suddetto materiale a temperature operative almeno fino a 90°C. • higher compressive strength compared to PTFE, as established by the technical standards relating to sliding bearings for structural supports, in the presence of high operating temperatures, allowing in particular the use of the aforementioned material at operating temperatures at least up to 90 ° C.

Ulteriori caratteristiche ed i vantaggi del cuscinetto a strisciamento per applicazioni in ingegneria strutturale, caratterizzate anche da elevate temperature operative secondo la presente invenzione, risulteranno dalla descrizione di seguito riportata dì alcuni esempi preferiti di realizzazione, data a titolo indicativo e non limitativo. Further characteristics and advantages of the plain bearing for applications in structural engineering, also characterized by high operating temperatures according to the present invention, will result from the description given below of some preferred embodiment examples, given by way of non-limiting example.

La descrizione verrà fatta con riferimento alle figura 1 allegata, in cui le figure I (a, b) mostrano due versioni del cuscinetto secondo l'invenzione. The description will be made with reference to the attached figure 1, in which figures I (a, b) show two versions of the bearing according to the invention.

Con riferimento alla fig. 1, con (1) è indicato un cuscinetto a strisciamento di tipo piano e con (1 a) un appoggio che contiene sia un cuscinetto a strisciamento di tipo piano (1), sia un cuscinetto a strisciamento di tipo sferico (1 b) secondo l'invenzione. Entrambi sono a basso coefficiente di attrito e a elevata capacità di carico e per temperature operative elevate. With reference to fig. 1, with (1) is indicated a plain type plain bearing and with (1 a) a bearing which contains both a flat type plain bearing (1) and a spherical type plain bearing (1 b) according to the invention. Both are low coefficient of friction and high load capacity and high operating temperatures.

II cuscinetto piano (1) secondo l'invenzione, che è strutturalmente identico ai cuscinetti della tecnica nota, comprende una piastra inferiore (2), atta ad essere collegato ad un supporto, ad esempio una pila solidale al terreno, ed una piastra superiore (3), coìlegata, ad esempio, alla trave di un ponte. Tra la piastra inferiore (2) e la piastra superiore (3) è inserita una lastra (4) costituita da poliossimetilene addittivato con fluoropolimerì oppure da polìetilentereftalato addittivato con fiuoropoìimeri, come meglio descritto nel seguito, ed una lastra (5) costituita da una lamiera metallica, ad esempio acciaio austenitico, oppure lega di alluminio, oppure acciaio ferritico rivestito in cromo duro. The flat bearing (1) according to the invention, which is structurally identical to the bearings of the known art, comprises a lower plate (2), able to be connected to a support, for example a pile integral with the ground, and an upper plate ( 3), connected, for example, to the beam of a bridge. Between the lower plate (2) and the upper plate (3) is inserted a plate (4) consisting of polyoxymethylene with fluoropolymer additives or polyethylene terephthalate additives with fluoropolymers, as better described below, and a plate (5) consisting of a sheet metallic, for example austenitic steel, or aluminum alloy, or ferritic steel coated with hard chromium.

La lastra (5) costituita da una lamiera metallica, ad esempio acciaio austenitico oppure lega di alluminio oppure acciaio ferritico, può anche vantaggiosamente essere rivestita con una vernice incorporante lubrificanti allo stato solido. The plate (5) consisting of a metal sheet, for example austenitic steel or aluminum alloy or ferritic steel, can also advantageously be coated with a paint incorporating solid state lubricants.

I cuscinetti (1) e (1b) secondo l'invenzione, costituenti l'appoggio (1a), sono anch'essi strutturalmente identici ai cuscinetti della tecnica nota. The bearings (1) and (1b) according to the invention, constituting the bearing (1a), are also structurally identical to the bearings of the prior art.

L'appoggio (1 a) comprende una piastra inferiore (2a), atta ad essere coilegata ad un supporto, ad esempio una pila solidale a! terreno, ed una piastra superiore (3a), collegata, ad esempio, alla trave di un ponte. La superficie superiore della piastra inferiore (2a) è concava ed ha la forma di una calotta sferica, in modo da poter interfacciarsi con una piastra intermedia (6), realizzando detto cuscinetto a strisciamento di tipo sferico (1 b). La superficie superiore della piastra intermedia (6) è piana e si interfaccia con la superficie inferiore della piastra superiore (3a), realizzando con essa detto cuscinetto a strisciamento (1) per spostamenti lineari. The support (1 a) comprises a lower plate (2a), suitable for being connected to a support, for example a stack integral with the support (1 a). ground, and an upper plate (3a), connected, for example, to the beam of a bridge. The upper surface of the lower plate (2a) is concave and has the shape of a spherical cap, so as to be able to interface with an intermediate plate (6), realizing said spherical sliding bearing (1 b). The upper surface of the intermediate plate (6) is flat and interfaces with the lower surface of the upper plate (3a), thereby creating said sliding bearing (1) for linear displacements.

Tra la piastra intermedia (6) e la piastra superiore (3a) è inserita una lastra (4a) costituita da poliossimetilene addittìvato con fluoropolimeri, oppure da polietilentereftalato addittìvato con fluoropolimeri, come meglio descritto nel seguito, ed una lastra (5a) costituita da una lamiera metallica, ad esempio acciaio austenitico, oppure lega di allumìnio, oppure acciaio ferritico rivestito in cromo duro. Analogamente tra la piastra inferiore (2a) e la piastra intermedia (6) è inserita una lastra (4b) costituita da poliossimetilene addittìvato con fluoropolimeri, oppure da polietilentereftalato addittìvato con fluoropolimeri, come meglio descritto nel seguito, ed una lastra (5b) costituita da una lamiera metallica, ad esempio acciaio austenìtico, oppure lega di alluminio, oppure acciaio ferritico rivestito in cromo duro. In alternativa alfa lastra (5b), è la piastra intermedia (6) stessa che può essere realizzata in acciaio austenìtico, o in lega di alluminio, o in acciaio ferritico rivestito in cromo duro nella parte inferiore, a contatto con la lastra di poliossimetilene addittivato con fluoropolimeri, oppure di polietitentereftafato addittivato con fluoropolimeri (4b), e detta parte inferiore a contatto può anche vantaggiosamente essere rivestita con una vernice incorporante lubrificanti allo stato solido. Between the intermediate plate (6) and the upper plate (3a) is inserted a plate (4a) consisting of polyoxymethylene with fluoropolymer additives, or of polyethylene terephthalate with fluoropolymer additions, as better described below, and a plate (5a) consisting of a metal sheet, for example austenitic steel, or aluminum alloy, or ferritic steel coated with hard chromium. Similarly, between the lower plate (2a) and the intermediate plate (6) there is inserted a plate (4b) consisting of polyoxymethylene with fluoropolymer additives, or of polyethylene terephthalate with fluoropolymer additions, as better described below, and a plate (5b) consisting of a metal sheet, for example austenitic steel, or aluminum alloy, or ferritic steel coated with hard chromium. Alternatively alpha plate (5b), it is the intermediate plate (6) itself which can be made of austenitic steel, or aluminum alloy, or ferritic steel coated with hard chromium in the lower part, in contact with the polyoxymethylene plate with additives. with fluoropolymers, or of polyethylene terephthafate added with fluoropolymers (4b), and said lower part in contact can also advantageously be coated with a paint incorporating solid state lubricants.

La lastra (4b) di poliossimetilene addittivato con fluoropolimeri, oppure di polietilentereftalato addittivato con fluoropolimeri per realizzare (a superficie di scorrimento sferica può essere in un unico pezzo, oppure può essere suddivisa in un disco (d) e un toro (t). Il toro può essere divìso in settori uguali. Sia il disco (d) che il toro (t) possono essere trattenuti entro delle rientranze. Per consentire la traslazione in una sola direzione sono previste delle guide (7), solidali alla piastra superiore (3, 3a), che strisciano su strisce (8) di poliossimetilene addittivato con fluoropolimeri, oppure di polietilentereftalato addittivato con fluoropolimeri, solidali alla piastra inferiore (2, 2a). The sheet (4b) of polyoxymethylene with additive with fluoropolymers, or of polyethylene terephthalate with additive with fluoropolymers to create (with a spherical sliding surface it can be in a single piece, or it can be divided into a disc (d) and a torus (t). The torus can be divided into equal sectors. Both the disc (d) and the torus (t) can be held within recesses. To allow translation in one direction only guides (7) are provided, integral with the upper plate (3, 3a), which crawl on strips (8) of polyoxymethylene with additive with fluoropolymers, or of polyethylene terephthalate with additive with fluoropolymers, integral with the lower plate (2, 2a).

Le caratteristiche antifrizione del cuscinetto a strisciamento incorporante il poliossimetilene addittivato con fluoropolimeri, oppure il polietilentereftalato addittivato con fluoropolimeri potranno essere migliorate con la predisposizione sulla superficie dei suddetti polimeri dì una pluralità di alveoli di lubrificazione come descritto nella norma EN 1337-2, per l'immissione e il contenimento di lubrificanti aggiuntivi anche in presenza di scorrimento tra le superfici, in modo da ridurre il coefficiente di attrito e aumentare la resistenza a usura del cuscinetto a strisciamento. The anti-friction characteristics of the sliding bearing incorporating polyoxymethylene with fluoropolymer additives, or polyethylene terephthalate with fluoropolymers additives, can be improved by providing a plurality of lubrication pockets on the surface of the aforementioned polymers as described in the EN 1337-2 standard, for introduction and containment of additional lubricants even in the presence of sliding between the surfaces, in order to reduce the friction coefficient and increase the wear resistance of the sliding bearing.

Dette lastre in poliossimetilene addittìvato con fluoropolimeri, oppure in polietilentereftalato addittìvato con fluoropolimeri (4, 4a, 4b) hanno le seguenti proprietà meccaniche: Said sheets in polyoxymethylene with additive with fluoropolymers, or in polyethylene terephthalate with additive with fluoropolymers (4, 4a, 4b) have the following mechanical properties:

• mostrano una resistenza a compressione a temperatura di 32°C superiore o uguale a 150 MPa (relativamente alle lastre in lastre in poliossimetilene addittìvato con fluoropolimeri) , oppure uguale o superiore a 200 MPa (relativamente alle lastre in polietilentereftalato addittìvato con fluoropolimeri), valutata con una prova di compressione confinata; • show a compressive strength at a temperature of 32 ° C greater than or equal to 150 MPa (in relation to sheets in polyoxymethylene sheets with fluoropolymers), or equal to or greater than 200 MPa (in relation to sheets in polyethylene terephthalate added with fluoropolymers), evaluated with a confined compression test;

• sopportano carichi di compressione fino a 40 MPa a temperature operative di 90°C • withstand compression loads up to 40 MPa at operating temperatures of 90 ° C

• sopportano un percorso di strisciamento di almeno 10000 m in presenza di adeguata lubrificazione iniziale e superficie dotata dì alveoli di raccolta del lubrificante; • they withstand a sliding path of at least 10000 m in the presence of adequate initial lubrication and a surface equipped with lubricant collection chambers;

• sopportano una velocità di strisciamento di 15 mm/s in presenza di lubrificante inserito negli alveoli; • withstand a sliding speed of 15 mm / s in the presence of lubricant inserted in the alveoli;

• presentano coefficienti di attrito dinamico inferiori al 3% a temperatura di 21°C; • have dynamic friction coefficients lower than 3% at a temperature of 21 ° C;

* presentano una maggiore resistenza alla usura a temperature operative elevate, particolarmente a temperature superiori a 48°C, rispetto al PTFE. * exhibit greater wear resistance at elevated operating temperatures, particularly at temperatures above 48 ° C, compared to PTFE.

Un materiale idoneo alla realizzazione di dette lastre è il poliossimetilene copolimero addittìvato con politetrafluoroetilene (PTFE), noto con nome commerciale “Sustarin® C TF”, prodotto dalla ditta Sustaplast e cui proprietà sono riportate in Tab, 1. A suitable material for the realization of said sheets is polyoxymethylene copolymer additivated with polytetrafluoroethylene (PTFE), known with the trade name "Sustarin® C TF", produced by the Sustaplast company and whose properties are reported in Tab, 1.

La sperimentazione ha mostrato che l'aggiunta al poliossimetilene di una percentuale di PTFE pari al 18% in peso porta ad una riduzione della usura di 5 volte rispetto al materiale base e di circa 10000 volte rispetto al PTFE, Un altro materiale idoneo alia realizzazione di dette lastre è il polietilentereftalato addittivato con politetrafluoroetilene (PTFE), noto con nome commerciale “Sustaduh© PET TF”, prodotto dalla ditta Sustaplast e cui proprietà sono riportate in Tab. 2. The experimentation has shown that the addition to polyoxymethylene of a percentage of PTFE equal to 18% by weight leads to a reduction in wear of 5 times compared to the base material and about 10000 times compared to PTFE, another material suitable for the realization of said sheets is polyethylene terephthalate with additives with polytetrafluoroethylene (PTFE), known with the trade name “Sustaduh © PET TF”, produced by the company Sustaplast and whose properties are shown in Tab. 2.

La sperimentazione ha mostrato che l'aggiunta al polietilentereftalato di una percentuale di PTFE pari al 20% in peso porta ad una riduzione della usura di 20 volte rispetto al materiale base, e di circa 10000 volte rispetto al PTFE. Al fine di migliorare le caratteristiche antitrizione, i suddetti poliossimetilene addittivato con fluoropolimeri e polietilentereftalato possono contenere altri additivi quali, ad esempio, bisolfuro di molibdeno e ossido dì calcio. Experimentation has shown that the addition to polyethylene terephthalate of a percentage of PTFE equal to 20% by weight leads to a reduction in wear of 20 times compared to the base material, and of about 10000 times compared to PTFE. In order to improve the anti-friction characteristics, the aforesaid polyoxymethylene additives with fluoropolymers and polyethylene terephthalate can contain other additives such as, for example, molybdenum disulphide and calcium oxide.

Al fine di migliorare la resistenza a compressione, i suddetti poliossimetilene addittivato con fluoropolimeri e poliossimetilene addittivato con fluoropolimeri possono essere addizionati con materiali di riempimento quali, ad esempio, microsfere di vetro e di ceramica e fibre di vetro. In order to improve the compressive strength, the aforementioned polyoxymethylene with additive with fluoropolymers and polyoxymethylene with additive with fluoropolymers can be added with filling materials such as, for example, glass and ceramic microspheres and glass fibers.

Come si può apprezzare da quanto descritto, il cuscinetto a strisciamento per l'ingegneria strutturale secondo la presente invenzione consente di estendere il range di temperatura di esercizio fino a 90°C, cioè ben oltre i limiti dei cuscinetti a strisciamento della tecnica nota. As can be appreciated from what has been described, the plain bearing for structural engineering according to the present invention allows the operating temperature range to be extended up to 90 ° C, that is, well beyond the limits of the plain bearings of the prior art.

Un ulteriore vantaggio conseguente all’uso del poliossimetilene addittivato con fluoropolimeri oppure del polietilentereftalato addittivato con fluoropolimeri come materiale antitrizione nei cuscinetti a strisciamento comprende: A further advantage resulting from the use of polyoxymethylene with additive with fluoropolymers or polyethylene terephthalate with additive with fluoropolymers as anti-friction material in sliding bearings includes:

• un minore peso specìfico, circa il 40% inferiore, per il poliossimetilene addittivato con fluoropolimeri e per il pofietilentereftalato addittivato con fluoropolimeri rispetto al PTFE non caricato e ai tecnopolimeri costituiti da PTFE caricato con fibre; • a lower specific weight, about 40% lower, for polyoxymethylene with additives with fluoropolymers and for pofethylene terephthalate with fluoropolymers additives compared to unfilled PTFE and technopolymers consisting of PTFE loaded with fibers;

• una maggiore resistenza a compressione rispetto al PTFE, per ogni temperatura all’interno del campo di utilizzo, che consente di realizzare cuscinetti a strisciamento caratterizzati da minori dimensioni e maggiori pressioni di lavoro. • greater compressive strength than PTFE, for each temperature within the range of use, which allows the creation of plain bearings characterized by smaller dimensions and higher working pressures.

I vantaggi di cui sopra si concretizzano in definitiva in una sostanziale riduzione dei costi rispetto ai cuscinetti a strisciamento convenzionali, nel caso in cui la temperatura di esercizio non ecceda i 48°C, realizzando in questo caso rilevantissimi guadagni economici rispetto ai costosi sistemi speciali attualmente in uso. The above advantages ultimately materialize in a substantial cost reduction compared to conventional plain bearings, in the event that the operating temperature does not exceed 48 ° C, realizing in this case very significant economic gains compared to currently expensive special systems. in use.

Ovviamente, un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potrà apportare numerose modifiche e varianti al cuscinetto a strisciamento sopra descritto, e ai relativi materiali, tutte peraltro contenute nell'ambito dì protezione dell'invenzione quale definito dalle rivendicazioni seguenti. Obviously, a person skilled in the art, in order to satisfy contingent and specific needs, can make numerous modifications and variations to the plain bearing described above, and to the relative materials, all of which are however contained within the scope of protection of the invention as defined by the following claims. .

RIVENDICAZIONI

1. Cuscinetto a strisciamento a basso coefficiente di attrito ed elevata capacità di carico, utilizzabile per applicazioni di ingegneria strutturale, in particolare nelle opere civili quali ponti, edifici e strutture a cui è simultaneamente richiesto di sostenere carichi verticali elevati e consentire spostamenti e/o rotazioni relative con minimo attrito, del tipo comprendente una prima parte collegata ad un supporto, una seconda parte collegata ad un elemento poggiato su detto supporto e mezzi atti a consentire a detta seconda parte di traslare e/o ruotare rispetto a detta prima parte, detti mezzi comprendendo materiale polimerico a basso coefficiente di attrito, caratterizzato dal fatto che detto materiale a basso coefficiente di attrito (4, 4a, 4b, 8) è un poliossimetìlene addittivato con fluoropofimeri, oppure un polietilentereftalato addittivato con fluoropolimeri, atti a ridurre il coefficiente di attrito e a aumentare la resistenza all'usura. 1. Plain bearing with low friction coefficient and high load capacity, usable for structural engineering applications, in particular in civil works such as bridges, buildings and structures which are simultaneously required to support high vertical loads and allow displacements and / or relative rotations with minimum friction, of the type comprising a first part connected to a support, a second part connected to an element resting on said support and means adapted to allow said second part to translate and / or rotate with respect to said first part, said means comprising polymeric material with a low coefficient of friction, characterized in that said material with a low coefficient of friction (4, 4a, 4b, 8) is a polyoxymethylene with additive with fluoropofimers, or a polyethylene terephthalate with additives with fluoropolymers, suitable for reducing the coefficient of friction and increase wear resistance.

2. Cuscinetto a strisciamento secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detti fluoropolimeri comprendono politetrafluoroetilene. 2. Plain bearing according to claim 1, characterized in that said fluoropolymers comprise polytetrafluoroethylene.

3. Cuscinetto a strisciamento secondo la rivendicazione 1 e 2, caratterizzato dal fatto che detto poliossimetìlene è addittivato con politetrafluoroetilene è in una percentuale compresa tra il 17% e il 19% in peso. 3. Plain bearing according to claims 1 and 2, characterized in that said polyoxymethylene is additivated with polytetrafluoroethylene in a percentage comprised between 17% and 19% by weight.

4. Cuscinetto a strisciamento secondo la rivendicazione 1 e 2, caratterizzato dal fatto che detto polietilentereftalato è addittivato con politetrafluoroetilene in una percentuale compresa tra 15% e 21% in peso. 4. Plain bearing according to claims 1 and 2, characterized in that said polyethylene terephthalate is additivated with polytetrafluoroethylene in a percentage comprised between 15% and 21% by weight.

5. Cuscinetto a strisciamento secondo una o più rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto poliossimetìlene addittivato con 5. Sliding bearing according to one or more preceding claims, characterized in that said polyoxymethylene with additives

Claims

fluoropolymers, or said polyethylene terephthalate with the addition of fluoropolymers is further added with filling materials suitable for increasing the compressive strength. 6. Plain bearing according to claim 5, characterized in that said filling materials comprise glass microspheres or ceramic microspheres. 7. Sliding bearing according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that it provides for the presence of a plurality of pockets on said plates (4, 4a, 4b) in polyoxymethylene with additive with fluoropolymers or polyethylene terephthalate added with fluoropolymers, suitable for retain some lubricant. 8. Sliding bearing according to one or more claims 1 to 7, characterized in that said metal plate (5, 5a, 5b) or said upper plate (3, 3a) and said intermediate plate (6) is covered with a paint containing solid state lubricants suitable for reducing the coefficient of friction. 9. Sliding bearing according to one or more preceding claims, characterized in that the bearing comprises a polyoxymethylene with additive with fluoropolymers or a polyethylene terephthalate with additive with fluoropolymers in the shape of a flat plate, or spherical or cylindrical cap, or ribbon. 10. Sliding bearing according to one or more preceding claims, characterized in that the flat plate or the spherical or cylindrical cap made of polyoxymethylene with additive with fluoropolymers, or polyethylene terephthalate with additive with fluoropolymers, are divided into two or more sectors.