Quanti tipi di cuscinetti esistono e campi di applicazione

I cuscinetti sono dispositivi meccanici utilizzati per trasferire il moto e trasmettere le forze riducendo l’attrito tra due elementi a contatto attraverso un moto di rotazione o di traslazione.

Sono concepiti per sostenere carichi notevoli e velocità elevate attenuando vibrazioni e rumore.

In genere, gli elementi strutturali di un cuscinetto sono:

• Anello di alloggiamento (interno)
• Anello di contenimento (esterno)
• Componenti di rotolamento (sfere, rulli o rullini)
• Gabbia di separazione e guida dei componenti di rotolamento

Il materiale di costruzione dei due anelli e dei componenti di rotolamento di solito è una lega di acciaio ad elevata purezza per garantire resistenza e durata, ma nei tipi di cuscinetti per alcune applicazioni vengono utilizzate anche ceramiche e plastiche speciali, mentre per la gabbia si fa ricorso ad acciaio, ottone o plastica.

Ma vediamo i vari tipi di cuscinetti e le relative caratteristiche.

I vari tipi di cuscinetti disponibili sul mercato si suddividono principalmente in:

• Cuscinetti a sfere
• Cuscinetti a rulli conici
• Cuscinetti a rulli cilindrici
• Cuscinetti a rullini
• Cuscinetti sferici o a boccola

I cuscinetti a sfere sono così chiamati per la presenza di piccole sfere che rappresentano i componenti di rotolamento, con una disposizione a corona singola o doppia, a seconda che il cuscinetto debba sostenere un carico applicato in direzione perpendicolare alla rotazione del cuscinetto, oppure un carico obliquo. È il tipo di cuscinetto più compatto ed economico, di conseguenza è quello maggiormente utilizzato.

I componenti di rotolamento dei cuscinetti a rulli cilindrici sono cilindretti di acciaio alloggiati tra i due anelli. Presentano da una a quattro corone di rulli, nelle versioni con o senza gabbia di contenimento.

Nei cuscinetti a rulli conici i componenti di rotolamento sono disposti nella parte esterna del cuscinetto che ha una forma di tronco di cono. Questo tipo di cuscinetti riesce a tollerare carichi maggiori rispetto ai cuscinetti con rulli cilindrici, in ogni direzione.

Nei cuscinetti a rullini i componenti di rotolamento sono cilindretti di diametro ridotto rispetto ai rulli precedenti. I rullini sono disposti all’interno del cuscinetto, alloggiati tra i due anelli. Anche per questi tipi di cuscinetti si può avere la presenza o meno della gabbia di contenimento.

I cuscinetti sferici (anche detti a boccola) non hanno componenti di rotolamento, ma sono formati da un componente cavo di forma sferica alloggiato in una guida esterna, per consentire l’inclinazione dell’asse di rotazione.

Vari fattori influiscono sulla selezione del tipo di cuscinetto più adatto, tra cui:

• Carico
• Velocità
• Allineamento
• Ambiente di utilizzo
• Durata

La direzione di applicazione del carico può essere parallela o perpendicolare all’asse di rotazione; nel primo caso si parla di carico assiale, nel secondo di carico radiale. Ogni tipo di cuscinetto è indicato per una determinata direzione del carico applicato - i cuscinetti a rulli cilindrici sono più adatti, ad esempio, per elevati carichi radiali - sebbene alcuni tipi di cuscinetti, come i cuscinetti a rulli conici, siano adatti a entrambi i tipi di carico.

I cuscinetti a sfere rappresentano la scelta più economica e sono da preferire quando i carichi sono di modesta entità, qualunque sia la direzione di applicazione del carico.

La velocità di rotazione è un parametro fondamentale; per i cuscinetti con rulli cilindrici e con rullini la gabbia consente velocità maggiori, a fronte di una minore capacità di carico.

Un problema di allineamento si riflette in modo marcato sulla scelta; i cuscinetti a corona doppia, ad esempio, non possono essere utilizzati in presenza di un errore di allineamento.

L’ambiente di utilizzo è un altro fattore importante nella scelta dei tipi di cuscinetti; infatti, a seconda delle applicazioni, questi dispositivi possono produrre rumore eccessivo oppure subire urti e/o vibrazioni.

La durata di un cuscinetto può dipendere dalla velocità, dalla frequenza di utilizzo, dal grado di tenuta, dalla pressione del fluido di lavoro e, in particolare, dal tipo di lubrificazione, fattore che andiamo ad analizzare più in dettaglio.

La viscosità dinamica e l’adesività di un grasso per cuscinetti rivestono un’importanza cruciale in termini di coefficiente di attrito e di permanenza sui componenti di rotolamento; in pratica, il grasso ottimale deve presentare una formulazione tale da lasciare un film lubrificante costante sulle superfici di lavoro dei cuscinetti.

In commercio sono presenti vari tipi di grasso per cuscinetti - al silicone, al PTFE, al litio, solo per citarne alcuni - ma di regola la base del grasso per cuscinetti è costituita da un olio minerale o sintetico a cui si aggiungono vari addensanti e additivi che servono a conferire una consistenza semi solida e a migliorare le prestazioni lubrificanti.

Quando è necessario rimuovere il calore prodotto oppure in presenza di piccoli componenti di rotolamento o quando è difficile accedere ai supporti per effettuare la lubrificazione manuale con grasso, si preferisce la lubrificazione a olio. In questi casi, è possibile ricorrere a varie tecniche per assicurare una lubrificazione adeguata dei cuscinetti.

Come lubrificare un cuscinetto

Le principali tecniche per effettuare la lubrificazione dei cuscinetti con l’olio sono:

• Lubrificazione con bagno d’olio: indicata per basse velocità di rotazione, prevede l’immersione dei componenti di rotolamento nell’olio contenuto nell’alloggiamento durante il movimento;
• Lubrificazione a circolazione: la presenza costante di un film di olio nel dispositivo è garantita dalla circolazione interna ed esterna dell’olio lubrificante;
• Lubrificazione a iniezione: in questa tecnica i componenti di rotolamento vengono lubrificati e raffreddati da un getto d’olio a elevata pressione;
• Lubrificazione con nebbia: si ottiene nebulizzando l’olio mediante l’impiego di un getto d’aria compressa. Oltre all’effetto lubrificante, si riesce a raffreddare efficacemente il cuscinetto e a impedire l’ingresso di sostanze estranee.

In questa guida hai scoperto com’è fatto un cuscinetto e perché è un componente prezioso di ogni macchina che presenta organi in movimento.

Inoltre, hai familiarizzato con i vari tipi di cuscinetti e le caratteristiche dei lubrificanti necessari per il funzionamento ottimale di questi dispositivi.

Scopri tutti i tipi di cuscinetti e i relativi accessori disponibili in commercio visitando la categoria Cuscinetti, inserti e giunti terminali di RS.