Cos'è il cuscinetto?

La parola portamento deriva dall'orso, che significa sostenere o portare.

Quando c'è un movimento relativo tra due parti e se una parte supporta l'altra, la parte di supporto è nota come cuscinetto.

Pertanto, un cuscinetto è un elemento meccanico di una parte della macchina che supporta un altro elemento o parte meccanica che è in movimento relativo con esso.

Il movimento relativo può essere lineare o rotatorio.

Come nel caso della traversa e delle guide del motore, le guide fungono da cuscinetti e il movimento relativo è lineare. Allo stesso modo, le traiettorie delle fresatrici e delle macchine planari possono essere trattate come cuscinetti.

Come nel caso dei mandrini di tornio, di trapani e alesatrici, di assi di automobili, di alberi a gomiti, ecc., il movimento relativo tra questi e il cuscinetto è rotatorio.

Necessità di cuscinetti.

In quasi tutti i tipi di macchinari, il movimento o la potenza devono essere trasmessi attraverso gli alberi rotanti, che a loro volta sono trattenuti dai cuscinetti.

These bearings allow the free and smooth rotation of shafts with minimum friction. The loss of power or motion can be minimized with suitable lubrication of bearing surfaces.

La necessità o necessità dei cuscinetti ha i seguenti due scopi.

1. Per fornire supporto agli alberi rotanti.

2. Per consentire la rotazione libera e regolare degli alberi.

3. Per sopportare carichi assiali e radiali.

Tipi di cuscinetto.

Generalmente i cuscinetti possono essere classificati in due tipologie come segue:

1. Cuscinetti a contatto radente e;

2. Cuscinetti volventi o cuscinetti antifrizione.

1. Cuscinetti a contatto strisciante;

Sliding contact bearings and shafts have relative motion due to their sliding with respect to each other. In general, all the bearings which don’t use rollers and balls can be termed as sliding contact bearings.

I cuscinetti a contatti scorrevoli sono ulteriormente suddivisi nelle seguenti tipologie.

io. Linea retta o cuscinetto di guida;

Se la direzione del moto relativo e lo scorrimento delle superfici sono parallele, il cuscinetto è detto linea retta o cuscinetto di guida, ad esempio guide su teste a croce di motori, guide di fresatrici e mandrini di trapani e alesatrici.

ii. Cuscinetto radiale o portante;

Se il movimento relativo tra albero e cuscinetto è rotatorio e se il carico agisce perpendicolarmente all'asse dell'albero o lungo il raggio dell'albero, il cuscinetto è noto come cuscinetto portante o cuscinetto radiale.

La parte dell'albero racchiusa dal cuscinetto è nota come perno.

iii. Cuscinetto reggispinta;

Se il carico sul cuscinetto è parallelo all'asse dell'albero, il cuscinetto è noto come cuscinetto reggispinta.

iv. Gradino o cuscinetto girevole;

Nel cuscinetto reggispinta, se l'estremità dell'albero termina appoggiandosi verticalmente sulla superficie del cuscinetto, è noto come cuscinetto a gradino o cuscinetto a perno.

v. Cuscinetto del collare;

Nei cuscinetti reggispinta, se le estremità dell'albero si estendono oltre e attraverso la superficie del cuscinetto, si parla di cuscinetto a collare. L'asse dell'albero rimane orizzontale.

vi. Cuscinetto a boccola;

Un tipo semplice di cuscinetto a boccola è mostrato nella ##Fig. 1.8 di seguito. È costituito da un corpo in ghisa e da una boccola in ottone o canna di fucile.

Il corpo ha una base rettangolare. La base è cava per ridurre al minimo la superficie di lavorazione. Alla base sono previsti due fori ellittici per imbullonare il cuscinetto.

Nella parte superiore del corpo è previsto un foro per l'olio che attraversa la boccola. Pertanto, la lubrificazione dell'albero e della boccola può essere effettuata attraverso il foro dell'olio.

Il diametro interno della boccola è uguale al diametro dell'albero. La boccola è fissata tramite un grano in modo da impedirne la rotazione o lo scorrimento insieme all'albero.

Se la boccola si usura, deve essere sostituita con una nuova. L'albero può essere inserito nel cuscinetto solo di estremità. Questo è uno svantaggio di questo cuscinetto.

Il cuscinetto con boccola trova applicazione con carichi leggeri e basse velocità.

vii. Cuscinetto del piedistallo;

Il cuscinetto del piedistallo è popolarmente noto come blocco ritto. È anche chiamato cuscinetto diviso o diviso.

È costituito da un blocco di ghisa chiamato piedistallo, un cappuccio di ghisa, due metà di ottone color canna di fucile, due pezzi a testa quadrata in acciaio dolce e due serie di dadi di bloccaggio esagonali come mostrato nella ##Fig. 1.9 di seguito.

Il cuscinetto è di tipo diviso; è fatto in due metà.

La parte superiore è denominata cappuccio, la quale è fissata al corpo principale denominato piedistallo mediante bulloni a testa quadra e dadi esagonali.

Questa divisione o suddivisione del cuscinetto facilita il facile posizionamento e rimozione dell'albero e delle metà della boccola divisa.

Le boccole divise sono conosciute come ottoni o gradini.

È previsto un raccordo in una boccola divisa inferiore che si inserisce nel foro previsto nel corpo.

In questo modo viene impedita la rotazione della boccola insieme all'albero e il movimento assiale viene impedito mediante flange a collare sulle estremità.

Il materiale della boccola divisa è ottone, bronzo, metallo bianco, ecc.

L'albero poggia sulla boccola divisa inferiore. La boccola superiore divisa viene posizionata sopra l'albero e infine il cappuccio viene serrato.

Tra cappello e corpo viene lasciato un piccolo gioco che aiuta quando il cappello viene abbassato per il salvataggio della boccola con nuovi rivestimenti.

Questo cuscinetto trova la sua applicazione ad alta velocità e in direzioni variabili del carico.

viii. Cuscinetto del passo o cuscinetto del perno.

Nei cuscinetti a gradino o a perno, la pressione agisce parallelamente all'asse dell'albero e l'albero poggia nel cuscinetto su una sua estremità.

È costituito da un blocco o corpo circolare verticale in ghisa con base rettangolare e boccola in canna di fucile, come mostrato nella ##Fig. 1.10 sotto.

Il blocco ha un'estremità aperta attraverso la quale viene inserito l'albero. L'albero poggia verticalmente su un disco di acciaio avente una scaglia concava.

Al disco viene impedita la rotazione insieme all'albero mediante un perno inserito per metà nel disco e nel corpo.

La rotazione della boccola insieme all'albero è impedita mediante l'anello di aderenza previsto sul collo appena sotto il collare.

Questi cuscinetti trovano applicazione nei macchinari del tessile, della carta, ecc., utilizzati per carichi leggeri e basse velocità.

Nei cuscinetti a gradino, la lubrificazione è difficile poiché l'olio viene espulso dal centro verso l'esterno dalla forza centrifuga.

2. Cuscinetti volventi o cuscinetti antifrizione.

Nei cuscinetti volventi, il movimento relativo tra l'albero e il cuscinetto è causato dal rotolamento delle sfere e dei rulli utilizzati nei cuscinetti.

Pertanto questi sono chiamati cuscinetti volventi o cuscinetti a sfere e rulli.

L'attrito del cuscinetto è molto inferiore rispetto ai cuscinetti a contatto strisciante e vi è una minore abrasione dei macchinari che richiedono spesso avviamenti e arresti sotto carico.

Pertanto, questi cuscinetti sono chiamati cuscinetti antifrizione.

Esistono due tipi di cuscinetti antifrizione e lo sono;

1. Cuscinetti a sfere e;

2. Cuscinetto a rulli.

io. Cuscinetti a sfera;

Le sfere sferiche vengono utilizzate nei cuscinetti a sfera.

Esistono due tipi di cuscinetti a sfera;

(io) Cuscinetti radiali a sfere e (ii) Cuscinetti reggispinta a sfere.

Cuscinetti radiali a sfere vengono utilizzati per sopportare i carichi radiali o i carichi perpendicolari all'asse degli alberi, mentre i cuscinetti reggispinta vengono utilizzati per i carichi assiali, cioè carichi che agiscono parallelamente all'asse dell'albero.

Cuscinetti reggispinta a sfere sono utilizzati per trasportare carichi di spinta sugli alberi.

Sono costituiti da sfere di acciaio temprato poste tra due piste. Le piste sono anelli scanalati in acciaio temprato. Una pista ruota insieme all'albero e l'altra è fissata nell'alloggiamento del cuscinetto.

Le sfere vengono mantenute in posizione mediante gabbie. Le gabbie sono separatori delle sfere realizzate in ottone stampato.

La disposizione del cuscinetto reggispinta semplice è mostrata nella ##Fig. 1.11 di seguito. I cuscinetti assiali a sfere vengono utilizzati fino alla velocità di 2000 giri/min.

Per velocità più elevate dei carichi assiali vengono utilizzati cuscinetti a sfere a contatto obliquo. Ad alta velocità, le sfere vengono espulse dalle piste a causa della forza centrifuga sviluppata nei cuscinetti reggispinta.

ii. Cuscinetti a rulli;

I cuscinetti a rulli possono essere classificati come cuscinetti a rulli radiali e cuscinetti a rulli assiali. I cuscinetti a rulli radiali e reggispinta sopportano rispettivamente carichi radiali e reggispinta.

Entrambi questi cuscinetti possono essere ulteriormente classificati in base alla tipologia di rulli utilizzati, come cuscinetti a rulli cilindrici, cuscinetti a rullini e cuscinetti a rulli conici.

Rispetto ai cuscinetti a sfere, i cuscinetti a rulli sviluppano più attrito ma hanno una maggiore capacità di carico. Per le applicazioni con carichi leggeri vengono utilizzati cuscinetti a sfere la cui manutenzione è inferiore a quella dei cuscinetti a rulli della stessa dimensione.

Tuttavia, se il carico è relativamente pesante e i cuscinetti sono soggetti a carichi d'urto, vengono utilizzati solo i cuscinetti a rulli.

Vantaggi e svantaggi dei cuscinetti a sfere e a rulli;

Rispetto ai cuscinetti a contatto strisciante, i cuscinetti a contatto volvente presentano i seguenti vantaggi e svantaggi.

Vantaggi.

1. L'attrito di avviamento e di funzionamento è basso.

2. La sostituzione è semplice.

3. Può essere utilizzato sia per carichi radiali che assiali.

4. La lubrificazione è semplice.

5. Il costo di manutenzione è basso.

Svantaggi.

1. Costo iniziale elevato.

2. Difficile notare il verificarsi di guasti ai cuscinetti.

3. Per l'alloggiamento dei cuscinetti è necessaria una lavorazione ad alta precisione.