Tipi di cuscinetti e loro utilizzo

Ogni macchinario ha alcune parti meccaniche che sono fondamentali per il suo corretto funzionamento. Allo stesso modo, il ruolo svolto dai cuscinetti meccanici non può essere trascurato. Sembrano piccoli, ma la loro assenza può compromettere il funzionamento di vari processi nelle macchine.

Se volete saperne di più sui cuscinetti e sui tipi di cuscinetti, ve ne parliamo nella guida qui sotto. Diamo quindi un'occhiata.

Cosa sono i cuscinetti?

I cuscinetti sono utilizzati per migliorare il movimento rotatorio di un albero. Hanno il compito di guidarlo e di gestire il processo di trasferimento del carico dall'albero alla struttura del telaio. I cuscinetti sono utilizzati nelle macchine come componenti critici e i processi di laminazione dipendono fortemente da essi.

Perché il cuscinetto meccanico è importante?

La superficie porta all'usura quando i metalli rotanti entrano in contatto con gli altri componenti. Ciò influisce sulla durata e sulla vita dei macchinari, oltre che sulla loro efficienza operativa.

Per questo motivo, l'uso di cuscinetti meccanici aiuta a evitare l'attrito e a migliorare la fluidità del movimento. Questi cuscinetti sono di piccole dimensioni, a forma di sfera, e hanno un movimento di rotolamento.

I cuscinetti riducono l'attrito, migliorano l'efficienza operativa e riducono il contatto con la superficie. Inoltre, aiutano a gestire i carichi e a distribuirli in modo uniforme.

5 tipi principali di cuscinetti e loro utilizzo

Esistono 5 tipi principali di cuscinetti, che hanno sottotipi, e ognuno ha un uso diverso. La sezione seguente illustra in dettaglio gli impieghi dei diversi tipi di cuscinetti.

Tipo 1: Cuscinetto a sfera

Cuscinetti a sfera sono sfere sferiche presenti tra i due cuscinetti e supportano carichi assiali e radiali.

I fori sono dotati di un componente noto come "retainer", che sostiene le sfere e le mantiene uniformemente distanziate. Questi cuscinetti sono realizzati in acciaio inox 14401 o 4401 o in acciaio per cuscinetti a rulli.

Cuscinetti a sfera a gola profonda

I cuscinetti a sfere a gola profonda sono costituiti da scanalature profonde nella pista di rotolamento esterna e interna, che ospitano le sfere.

Hanno un design semplice e vengono utilizzati in molte applicazioni come turbine, pompe dell'acqua e riduttori. Questi cuscinetti sono in grado di gestire carichi e di supportare rotazioni veloci.

Cuscinetti a sfera a contatto obliquo

I cuscinetti a sfere a contatto obliquo sono destinati a trasferire la forza tra i due anelli, interno ed esterno. I cuscinetti a sfere a contatto obliquo sono in grado di gestire carichi e operazioni ad alta velocità.

Cuscinetti a sfere autoallineanti

Il cuscinetto a sfere autoallineante ha una struttura simile a una gabbia, con due file di sfere a distanza uguale tra la pista interna e quella esterna.

In caso di disallineamento dinamico o statico, la pista esterna regola la posizione del cuscinetto per correggerlo.

Il vantaggio principale di questi cuscinetti a sfere autoallineanti è la capacità di autocorreggere la propria posizione. Assorbono le vibrazioni e gli urti. Vengono utilizzati nelle macchine in cui prevale la possibilità di disallineamento.

Cuscinetti a sfere reggispinta

La struttura di questi cuscinetti è costituita da una gabbia con due anelli. La pista interna è collegata all'albero rotante. I cuscinetti reggispinta sono disponibili in due varianti: a singola e a doppia direzione.

In una doppia direzione, la sfera si muove in modo alternato tra gli anelli. Questi cuscinetti possono gestire carichi ad alta velocità e sono anche molto facili da installare. Sono utilizzati soprattutto nei ganci delle gru e nei mandrini delle macchine utensili.

Cuscinetti in miniatura

I cuscinetti in miniatura sono cuscinetti a sfera di piccole dimensioni che vengono utilizzati in spazi ridotti e richiedono una gestione precisa del carico. Il diametro complessivo di questi cuscinetti è inferiore a 20 mm. Questi cuscinetti a sfera sono utilizzati nelle macchine mediche ed elettroniche e contribuiscono a ridurre il rumore durante il funzionamento delle macchine.

Cuscinetti a sezione sottile

I cuscinetti a sezione sottile sono costituiti da uno strato di pista esterna e interna, abbastanza sottile da poter essere inserito in uno spazio limitato.

La parte volvente di questi cuscinetti può essere costituita da barre cilindriche o da sfere. Questi cuscinetti hanno un peso molto limitato ma garantiscono un'elevata precisione. Sono utilizzati in molte applicazioni che richiedono prestazioni elevate, come l'elettronica, l'aerospaziale e la difesa.

Cuscinetti flangiati

Il cuscinetto flangiato ha una flangia estesa, presente sulla pista esterna del cuscinetto. La flangia serve a rendere forte il fissaggio del cuscinetto e del telaio. La flangia ha anche una configurazione di montaggio.

Questi cuscinetti sono adatti a gestire carichi radiali e sono utilizzati in applicazioni che presentano vibrazioni eccessive.

Tipo 2: Cuscinetti a rulli

Cuscinetti a rulli sono costituiti da rulli di diverse forme che contribuiscono alla trasmissione delle sollecitazioni. La forma di questi rulli è conica, cilindrica o sferica. Questi rulli contribuiscono ad aumentare la superficie per gestire carichi elevati.

Questi cuscinetti a rulli supportano i carichi radiali o combinati e migliorano le prestazioni delle parti mobili riducendo l'attrito.

Cuscinetti a rulli cilindrici

I cuscinetti a rulli cilindrici sono in grado di gestire carichi radiali elevati grazie al contatto lineare tra anelli e rulli. Possono sopportare forze assiali di livello moderato e sono utilizzati negli impianti di perforazione o nei mandrini degli utensili.

Cuscinetti a rulli sferici

I cuscinetti a rulli sferici hanno rulli sferici a forma di gabbia - due file separate. Questi cuscinetti possono rotolare per ridurre l'attrito e sostenere anche carichi maggiori dagli alberi.

I cuscinetti orientabili a rulli possono autoregolare il disallineamento dell'anello esterno dell'albero. Questi cuscinetti sono utilizzati nella propulsione marina e nelle auto fuoristrada.

Cuscinetti a rulli conici

I cuscinetti a rulli conici hanno un anello interno conico, detto cono, e un anello esterno, detto coppa, costituito da rulli conici con una gabbia interposta. L'angolo di conicità dell'anello esterno è compreso tra 10 e 30 gradi.

La forma conica può distribuire il carico assiale dell'albero, che è pesante, e accogliere anche i carichi radiali. Hanno un design compatto, che li rende adatti a spazi limitati. Questi cuscinetti sono utilizzati nei sistemi minerari e ferroviari.

Cuscinetti a rullini

I cuscinetti a rullini sono uguali a quelli cilindrici, ma con dimensioni diverse. I cuscinetti a rullini hanno un diametro inferiore a 6 mm e sono noti anche come cuscinetti a rulli a basso peso e ad alta velocità.

Sono adatti a spazi compatti e supportano carichi radiali elevati. Sono utilizzati in applicazioni come i cuscinetti per spinotti di pistoni.

Cuscinetti a rulli reggispinta

I cuscinetti reggispinta a rulli hanno una struttura identica a quella dei cuscinetti reggispinta a sfere. Hanno un rullo sferico lungo anziché una sfera e possono gestire carichi pesanti sull'asse che non hanno direzione.

Questi cuscinetti sono utilizzati nell'industria pesante per compressori e turbine.

Cuscinetti a rulli incrociati

I cuscinetti a rulli incrociati hanno un disegno incrociato di rulli di forma cilindrica. I rulli alternativi interagiscono tra loro ad angolo retto.

La disposizione dei rulli supporta la precisione e la rigidità nella gestione delle sollecitazioni radiali e assiali. Questi rulli sono particolarmente adatti per il controllo del movimento.

Tipo 3: Cuscinetti a strisciamento

Cuscinetti a strisciamento sono tipi semplici di cuscinetti e non presentano elementi volventi. Sono costituiti da un foro cilindrico che contiene i componenti come gli alberi.

Questi cuscinetti sono chiamati anche boccole o manicotti. Hanno una superficie liscia, che dichiara il carico pesante e contribuisce a ridurre l'attrito.

I cuscinetti a strisciamento hanno diverse configurazioni, come la rondella, la flangia, il cilindro, lo scorrimento e la spinta. Hanno caratteristiche come linguette, intagli, fori e scanalature che entrano in contatto con la superficie e contribuiscono a ridurre l'attrito.

I cuscinetti a strisciamento sono utilizzati in operazioni a bassa velocità e con carichi elevati, dove prevalgono le possibilità di oscillazione e disallineamento. Le loro applicazioni si osservano nelle macchine agricole e nelle gru.

Tipo 4: Cuscinetti fluidi

Cuscinetto fluido tende a sostituire i cuscinetti metallici utilizzando uno strato fluido, che può anche essere composto da gas, aria e lubrificante tra il rotore e la superficie dell'alloggiamento.

I cuscinetti a fluido vengono applicati a parti in movimento che non sono in contatto tra loro. Il fluido contribuisce a trattenere il carico e a garantire un movimento fluido tra i componenti. I due tipi di cuscinetti a fluido sono i seguenti:

Cuscinetti idrostatici

I cuscinetti idrostatici funzionano utilizzando un fluido pressurizzato; il fluido viene iniettato tra le parti che si muovono ad alta pressione. Ciò contribuisce a ridurre l'attrito e a mantenere il movimento. La pressione esterna aiuta a mantenere il funzionamento.

Questi cuscinetti sono utilizzati per il movimento lineare e rotatorio. Sono utilizzati nelle turbine a gas e nei mandrini delle macchine.

Cuscinetti idrodinamici

I cuscinetti idrodinamici sono cuscinetti che offrono un basso attrito e un supporto del carico. Hanno un fluido che contribuisce a creare un film di cuscinetti con l'aiuto del movimento tra la superficie di contatto e il perno.

Questi cuscinetti dipendono dalla velocità di rotazione, dall'allineamento e dalla viscosità del fluido. Sono adatti per turbine e altre applicazioni che operano ad alta velocità.

Tipo 5: Cuscinetti magnetici

Cuscinetti magnetici utilizzano la forza elettromagnetica, che aiuta a sospendere e a far ruotare il rotore in una determinata posizione. Il campo elettromagnetico è presente all'interno del cuscinetto composto da fili su un materiale ferroso.

Non appena il campo magnetico si attiva, la forza viene applicata al componente del rotore, che fa funzionare il cuscinetto magnetico ad alto carico e velocità.

Cuscinetti magnetici attivi

Un cuscinetto magnetico attivo controlla la posizione dell'albero rotante con il suo sistema di controllo. I meccanismi di controllo e i sensori integrati elaborano i dati in tempo reale e la posizione viene regolata dall'unità di controllo.

L'autoposizione e il monitoraggio in tempo reale di questo cuscinetto contribuiscono alla precisione del controllo del vapore e del movimento. Questi cuscinetti sono utilizzati in applicazioni come volani, turbocompressori e macchine utensili.

Cuscinetto magnetico passivo

I cuscinetti magnetici passivi non hanno un meccanismo di feedback o attivo che regola il movimento. Piuttosto, sono dotati di un magnete permanente, allineato in modo da far sì che la forza attrattiva e repulsiva controlli la rotazione e la posizione.

Questi cuscinetti richiedono una minore manutenzione e sono molto convenienti. Hanno un design semplice e funzionano in modo silenzioso.

Vantaggi dell'utilizzo dei cuscinetti

I cuscinetti hanno molti vantaggi, alcuni dei quali sono i seguenti:

• I cuscinetti possono ridurre i livelli di vibrazione e di rumore.
• I cuscinetti hanno la capacità di gestire carichi assiali e radiali allo stesso tempo, il che contribuisce ad aumentare la capacità di carico e l'affidabilità.
• Possono offrire una lubrificazione semplice e una resistenza alla corrosione se realizzati in plastica.
• I cuscinetti assicurano che le applicazioni siano caratterizzate da una bassa manutenzione e hanno essi stessi un basso costo di manutenzione.
• Il cuscinetto è in grado di gestire radicali pesanti a una velocità superiore.

Come scegliere i diversi tipi di cuscinetti?

I diversi tipi di cuscinetti possono essere scelti tenendo conto di alcuni fattori, alcuni dei quali sono i seguenti:

Carico

La capacità di gestione del carico del cuscinetto svolge un ruolo fondamentale in quanto comporta movimenti assiali e radiali combinati. La capacità di carico dell'applicazione e del cuscinetto devono corrispondere.

Velocità di rotazione

Ogni tipo di cuscinetto non supporta un rotore o un albero ad alta velocità. I cuscinetti come le scanalature profonde e i rulli funzionano ad alta velocità di rotazione. Pertanto, il tipo di cuscinetto deve corrispondere alla velocità di rotazione.

Precisione

È necessario identificare le soluzioni ammissibili per la propria applicazione e quindi selezionare il cuscinetto con la relativa precisione di rotazione. Alcune applicazioni, come quelle elettroniche e aereo possono richiedere un'elevata precisione.

Rigidità

La rigidità dei cuscinetti è un fattore importante in alcuni macchinari. Ad esempio, nel mandrino di una macchina, la rigidità dei cuscinetti è fondamentale e può richiedere cuscinetti conici o a rulli.

Esistono diversi tipi di cuscinetti che possono essere precaricati per aumentarne la rigidità, come i cuscinetti a rulli angolari e conici.

Altro

Quando lo spazio è limitato in senso radiale, si può scegliere un cuscinetto a rullini. Anche i requisiti di vibrazione e rumorosità sono considerevoli, e in questo caso sono adatti i cuscinetti a sfere a gola o profondi.

Selezione del materiale dei cuscinetti

Per la produzione di cuscinetti si può optare per diversi tipi di materiali, alcuni dei quali sono i seguenti:

Acciaio al carbonio: Acciaio al carbonio è noto per la sua durata e resistenza e offre un prezzo accessibile. È in grado di gestire una pressione limitata, ma non può essere utilizzato in ambienti altamente corrosivi.

Acciaio al cromo: L'acciaio al cromo è un tipo di materiale che offre elevata durezza e resistenza all'usura. Ha la capacità di mantenere la sua forma quando è sottoposto a forti sollecitazioni e viene utilizzato nei cuscinetti di precisione.

Acciaio inossidabile: Acciaio inox I cuscinetti sono adatti a queste applicazioni soggette a corrosione e umidità. Questo materiale offre una durezza bilanciata e viene utilizzato per applicazioni come quelle marine e chimiche.

Ceramica: Sono realizzati con diversi materiali come il nitruro di silicio, l'ossido di zirconio e il carburo di silicio. Questi cuscinetti possono resistere alle alte temperature e alla corrosione, offrendo un eccellente isolamento.

Polietilene: Polietilene è un materiale per cuscinetti che offre un'elevata resistenza chimica e agli urti e viene utilizzato in applicazioni in cui l'affidabilità è importante.

Applicazioni dei cuscinetti

I cuscinetti sono ampiamente utilizzati in diverse applicazioni, alcune delle quali sono illustrate di seguito:

Automotive

Il settore automobilistico utilizza cuscinetti per supportare il movimento ed è caricato in diverse parti.

Alcuni dei tipi di cuscinetti utilizzati nei veicoli sono i rulli conici nel sistema di sterzo. Inoltre, i cuscinetti a rullini nelle scatole del cambio e i cuscinetti a sfere nel mozzo della ruota.

Aerospaziale

I cuscinetti sono necessari per l'efficienza e le prestazioni ottimali degli aeromobili; sono importanti per il controllo del volo e le sue prestazioni. I carrelli di atterraggio sono costituiti da cuscinetti autolubrificanti, la pompa del carburante ha cuscinetti a rulli conici, ecc.

Medico

I cuscinetti offrono affidabilità e precisione nelle apparecchiature mediche. Nelle macchine per la risonanza magnetica, i cuscinetti a basso attrito garantiscono un funzionamento regolare, mentre gli strumenti chirurgici richiedono cuscinetti miniaturizzati.

Ferrovia

Le applicazioni ferroviarie devono gestire carichi pesanti. Per ridurre l'usura, sono ampiamente utilizzati cuscinetti per assali che aiutano ad assorbire gli urti.

Marina

Le applicazioni marine richiedono cuscinetti che resistano alla corrosione e che funzionino bene quando sono sottoposti a condizioni difficili. Negli alberi delle eliche, i cuscinetti aiutano a ridurre l'attrito e anche nei sistemi di gomma, i cuscinetti autoallineanti offrono un controllo fluido dello sterzo.

Macchinari industriali

I macchinari industriali utilizzano cuscinetti in trasportatori e motori per garantire un movimento fluido e un attrito ridotto.

Prodotti di consumo

I cuscinetti sono presenti in molti prodotti di consumo per garantire un funzionamento regolare. Lavatrici, frigoriferi e utensili elettrici li utilizzano per garantire un'eccellente funzionalità.

Conclusione

L'importanza dell'uso dei cuscinetti in diversi strumenti e apparecchiature è stata evidenziata sopra. Quindi, se desiderate avere dei cuscinetti personalizzati per la vostra applicazione, DEK può aiutarvi.

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