Cuscinetti e supporti
Cuscinetti volventi
Nei cuscinetti volventi, o a rotolamento, il movimento è facilitato dall'interposizione tra parte fissa e perno di elementi volventi (sfere o rulli). I cuscinetti volventi possono essere a loro volta:
A ingranaggi, configurazione particolare dove il mantenimento della posizione tra gli elementi volventi è caratterizzata dall'ingranamento tra essi e gli anelli.
Schema di funzionamento di un cuscinetto ad ingranaggi
A sfere, Radiali, dove la forza di carico da supportare è perpendicolare all'asse di rotazione una corona di sfere, nei tipi più comuni, generalmente da sette a dieci sfere, sono adatti alla maggior parte delle applicazioni e possono sopportare sia carichi radiali che assiali.
- due corone di sfere, come i precedenti ma costituiti da due anelli con gole affiancate che alloggiano le relative corone di sfere. Sono adatti a sopportare elevati carichi radiali.
- orientabili a due corone di sfere, adatti ovunque vi sia la possibilità di un'inclinazione dell'asse di rotazione. In questo tipo l'anello interno ha due gole affiancate mentre l'anello esterno ha un'unica gola semisferica, sistema che consente il funzionamento quando gli assi dei due anelli sono inclinati tra di loro. Non sono idonei a sopportare forti spinte assiali.
- obliqui ad una o due corone di sfere, caratterizzati dalla posizione obliqua della retta di carico passante per i punti di contatto tra le sfere e gli anelli rispetto all'asse di rotazione, in modo del tutto analogo ai cuscinetti a rulli conici. Rispetto ai cuscinetti radiali hanno il vantaggio di contenere un maggior numero di sfere e di poter sopportare carichi radiali e spinte assiali più elevati. Quelli ad una corona di sfere vanno sempre utilizzati in coppia.
A rulli, come per quelli a sfere possono essere ad una o due corone di rulli ed essere rigidi od orientabili. I rulli sono impiegati nei casi in cui occorra la massima precisione di lavoro e possono avere forma:
cilindrica ad aghi o rullini, variante dei cuscinetti a rulli cilindrici, composti da due anelli sfilabili e rulli più piccoli di diametro. Utilizzati quando lo spazio è limitato e idonei a reggere solo carichi radiali.
conica, impiegata quando sull'albero su cui è montato grava una forte spinta assiale. In questa variante i cuscinetti sono generalmente utilizzati in coppia con la conicità contrapposta.
A botte o orientabilie a rulli, dove il rullino ha la forma di una botte e permette l'inclinazione dell'asse di rotazione
Cuscinetto a rulli conici: anello esterno (sx.) e insieme anello interno e gabbia rulli (dx.).
Struttura
Il cuscinetto è composto da:
Anello esterno: elemento circolare più grande ed esterno
Anello interno: elemento circolare più piccolo ed interno
Componente/i di rotolamento: nel caso di cuscinetti meccanici sono i vari tipi di rulli e relative gabbie, mentre nel caso dei cuscinetti magnetici è il campo magnetico generato dagli anelli
Costruzione
I cuscinetti possono essere costruiti in modo da essere:
Monoelemento: il cuscinetto non si può alterare nella sua struttura senza che questa venga danneggiata, in quanto non è creato per essere diviso nelle sue diverse parti
Smontabili: classico esempio dei cuscinetti dei mozzi delle biciclette e dei motocicli, dove l'anello esterno viene tenuto chiuso dalla forcella e dal dado (elemento esterno)
Scomponibili: questi cuscinetti si dividono in due mezzelune, in modo da potere essere usati sui punti più stretti di alcuni alberi motore che non permettono un inserimento normale
Gabbia
Gabbietta a rullini
Le sfere e i rulli qualora non siano disposti su tutto il volume (quindi oltre a ruotare tra i due supporti del cuscinetto si toccano anche tra di loro), sono mantenuti equidistanti tra di loro mediante una struttura chiamata gabbia, la quale può essere semplice o massiccia e realizzata in acciaio, bronzo, ottone, ceramica o materiale plastico. Nel caso di cuscinetti magnetici tale struttura non è presente.
In alcuni casi la gabbia è l'unico elemento che regge i rullini del cuscinetto, in quanto mancano i due anelli, in questo caso prende il nome di "gabbietta a rullini", le quali ruotano direttamente sulle sedi interne ed esterne del cuscinetto, tale sedi hanno un trattamento per rendere le superficie dure e lisce in modo paragonabile a quelle degli anelli normalmente previsti per cuscinetti. Tale soluzione viene impiegata dove è necessario ridurre il più possibile le masse, in quanto soggette a forze e accelerazioni molto grandi.
Schermatura
La schermatura del cuscinetto può variare a seconda della necessità, dell'applicazione e lubrificazione del cuscinetto.
Sono commercializzati nella versione:
Chiusa, dove le parti volventi del cuscinetto sono protette dagli agenti esterni. Possono essere di due tipi:
Schermata: in questi cuscinetti le sfere o i rulli sono protetti all'interno dei due anelli da una coppia di sottili flange metalliche. Questo tipo di protezione è efficace contro la polvere;
Stagna: in questi cuscinetti le sfere o i rulli sono protetti all'interno dei due anelli da una coppia di sottili flange di gomma, a tenuta stagna. In questo caso il necessario lubrificante, sufficiente per l'intera vita del cuscinetto, è inserito dal costruttore in fase di assemblaggio. Questo tipo di protezione è efficace sia contro la polvere, sia contro i fluidi;
Aperta, dove le parti volventi sono esposte all'ambiente esterno, e perciò non è consigliabile usarli in ambienti gravosi (presenza di polvere o fluidi corrosivi)
