Non di rado si sente parlare di oggetti in apparenza semplici, che hanno lo scopo di favorire il funzionamento di dispositivi meccanici più o meno complessi. Anche se spesso non possiamo vederli, perché si tratta di componenti molto piccole o interne ai dispositivi, questi si rivelano indispensabili per il corretto funzionamento di un meccanismo. In questa enorme lista di oggetti quasi invisibili, spiccano su tutti i cuscinetti, esistono numerose tipologie, e possono essere applicati a diversi meccanismi, come per esempio l’asse delle ruote di un automobile oppure gli alberi motore.
In questa guida spieghiamo quali sono le caratteristiche dei cuscinetti, e quali sono queste diverse tipologie disponibili.
Cosa Sono i Cuscinetti
I cuscinetti sono dei piccoli corpi cilindrici cavi, che possono essere composti da materiali alle volte diversi. Lo scopo di questi dispositivi è favorire la meccanica di due corpi soggetti altrimenti ad attrito, ovvero alla forza che si origina quando due oggetti si muovono in sincrono per consentire movimenti rotatori, lineari o traslatori.
Per farti immediatamente un esempio pratico, i cuscinetti si trovano installati sull’asse collegato alle ruote delle automobili, in questo caso hanno il compito di favorire la rotazione delle ruote minimizzando l’attrito. Cosa che danneggerebbe l’asse ed il meccanismo delle ruote. Nonostante oggi le tecnologie li abbiano resi sempre più performanti, in realtà il concetto di cuscinetto anti attrito è vecchio di secoli.
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Tipologie Cuscinetti
Come anticipato poco sopra, esistono svariate tipologie di cuscinetto, esse variano, per esempio, in base ai materiali di costruzione e alla tecnologia impiegata. Vediamo quali sono queste tipologie di cuscinetti, oggi presenti praticamente ovunque.
Per iniziare, abbiamo i cuscinetti radenti, che vengono anche chiamati cuscinetti a strisciamento o bronzine, per via del fatto che sono fatti di bronzo. Nel caso di un cuscinetto radente, si tratta di una componente installata in modo fisso su assi o alberi dei motori, e che consente la riduzione della forza d’attrito per via dello scorrimento del suo guscio di forma cilindrica. Sono obbligatoriamente costruiti con materiali diversi da quelli dell’asse, ed il bronzo è un materiale eccellente per via del suo basso valore d’attrito. Inoltre, il bronzo è un metallo poroso, il che significa che ha una grande capacità di mantenimento dell’olio lubrificante, necessario per facilitare il movimento circolare e dunque lo scorrimento dell’asse. Purtroppo, i cuscinetti radenti si usurano velocemente, soprattutto in caso di partenze brusche o di frenate improvvise e repentine, per fare l’esempio di un’automobile.
La seconda tipologia di cuscinetto, è probabilmente quella più nota al mondo, ovvero il cuscinetto a sfera o cuscinetto volvente. In questo caso, l’intersezione tra le due superfici del cuscinetto è cava, e viene arricchita dalla presenza di alcune sfere o meccanismi a sfera. Al contrario, nel cuscinetto radente è presente una semplice pellicola che ha il compito di favorire lo scivolamento. Questo è ovviamente anche lo scopo delle sfere contenute nei cuscinetti volventi, solo che con questa tecnologia l’attrito scende notevolmente. Non a caso si parla di attrito volvente, una tecnologia decisamente più performante, e generalmente impiegata in ambiti ingegneristici molto avanzati.
Esistono comunque altre tipologie di cuscinetti, abbiamo, per esempio, il cuscinetto radiale, che include anche alcune sottocategorie come quello obliquo o come il cuscinetto assiale. Si tratta di meccanismi molto più complessi, che possono tollerare carichi bidirezionali e dunque utilizzati in casi molto specifici.
Risulta essere importante ricordare anche i cuscinetti magnetici, che lavorano per induzione, in questo caso ci troviamo davanti ad una tecnologia che non teme le alte temperature createsi per via dell’attrito, come per esempio accade con i cuscinetti volventi. Inoltre, durano molto di più e non richiedono l’utilizzo di lubrificante.
Prima di procedere, occorre tornare un attimo sul cuscinetto volvente. Questo perché sono diverse le tecnologie che possono comporlo. Per esempio, il meccanismo di scivolamento può essere favorito da una struttura meccanica ad anelli, oppure da rullanti o corone, che a loro volta possono essere conici o cilindrici. Abbiamo poi i cuscinetti a sfera che, nonostante siano considerati come volventi, sono comunque dotati di una differente tecnologia di funzionamento, in questo caso , infatti, troviamo all’interno del cuscinetto una sorta di braccialetto a catena, con incastonate le sfere. Questa particolarità offre diversi vantaggi, fra cui la protezione dall’inserimento di detriti solidi all’interno del meccanismo. Poi, esistono anche diverse tipologie di meccanismi a sfera, che possono ad esempio essere o non essere a tenuta stagna, orientabili o obliqui. Di fatto, tutti i cuscinetti illustrati funzionano secondo la medesima logica, ciò che cambia, è la tecnologia del dispositivo di scivolamento o rotolamento.
Caratteristiche Cuscinetti
Volendo riassumere la struttura di un cuscinetto, questo piccolo cilindro è composto da un primo anello interno, il cui scopo è entrare in contatto con l’asse. Il secondo cilindro esterno, che ha una circonferenza maggiore rispetto al primo, ha invece lo scopo di entrare a contatto con il meccanismo deputato al movimento circolare o traslato, come per esempio una ruota. In mezzo ai due, possono trovarsi altre componenti. Nel caso del cuscinetto radente, troviamo una pellicola che ha lo scopo di favorire il rotolamento diminuendo l’attrito. Nel caso del cuscinetto a sfera o volvente, invece, abbiamo un meccanismo di rotolamento più complesso. Infine, questo meccanismo viene sostituito dai campi magnetici nel caso dei cuscinetti di questo tipo.
Va poi sottolineato che può anche variare la loro costruzione. Per esempio, i cuscinetti più semplici come quelli radenti sono considerati mono elementari, in quanto non possono essere aperti senza danneggiare irrimediabilmente il dispositivo. Al contrario, il cuscinetto smontabile può essere aperto semplicemente svitando le forcelle, questo è per esempio la tipologia di cuscinetto che generalmente montano le bici. Infine, ecco i cuscinetti scomponibili, in questo caso, il dispositivo è composto da una doppia mezzaluna che può essere allargata oppure stretta, per adattarlo a diverse misurazioni dell’asse.
Altri elementi che caratterizzano i cuscinetti sono le gabbie e le schermature, nel primo caso parliamo di quelle strutture che hanno il compito di tenere separate le corone, i rulli e le sfere, dunque parliamo dei cuscinetti volventi o a sfera. Inoltre, la gabbia ha anche il compito di sostenere le corone che montano le suddette sfere, per evitare gioco. Per quanto concerne le schermature, invece, parliamo di meccanismi di protezione che servono per evitare che possano intrufolarsi detriti e polveri all’interno del cuscinetto.
Lubrificazione Cuscinetti
Lubrificare un cuscinetto, con la sola eccezione di quelli magnetici, non è una possibilità, ma un autentico obbligo. Questo perché la presenza del lubrificante è fondamentale per consentire uno scivolamento o un rotolamento performante. Inoltre, il lubrificante facilita anche il funzionamento dei meccanismi a rulli o a sfera.
Vediamo quali tipologie di materiali vengono utilizzate per lubrificare i cuscinetti. I più classici sono il grasso e l’olio. Ma esistono anche altre tipologie di lubrificazione, come quella a circolazione, a iniezione e a nebbia.
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