Cuscinetto (meccanico)

I cuscinetti sono organi utilizzati nelle costruzioni meccaniche per il supporto e la guida in rotazione degli alberi di trasmissione.

A seconda dell'utilizzo desiderato, questi cuscinetti possono essere:

liscio , dove gli alberi che poggiano su boccole sono soggetti ad attrito di scorrimento tra le superfici di contatto.
alla laminazione , in cui il contatto avviene tramite palline , di aghi o rulli contenuti in gabbie. Si ha qui un fenomeno di resistenza al rotolamento (talvolta chiamato erroneamente “attrito volvente”) che consente un maggior carico sui cuscinetti e una maggiore velocità di rotazione.

Cuscinetti a strisciamento

I cuscinetti a strisciamento sono classificati in base alla direzione dell'albero e alla direzione del carico a cui sono soggetti. Ogni tipo di cuscinetto può essere contraddistinto da un particolare tipo di lubrificazione adattato all'uso.

discontinuo con olio perso,
continuo con lubrificatore a stoppino,
continuo con lubrificatore pressurizzato (molla),
immergendo l'anello in un bagno d'olio,
da olio o grasso sotto pressione.

Cuscinetti di supporto

Questo è il livello più semplice che può essere composto:

Corpo e tampone in ghisa monopezzo. L'albero montato assialmente è adatto per macchine piccole e facilmente rimovibili.
Un alloggiamento dotato di un coperchio (fig. A) e un tampone in due parti che si inserisce nel cuscinetto. Questo montaggio radiale facilita la manutenzione e offre migliori condizioni di lavoro.
Un alloggiamento e un cuscinetto lavorati a forma di giunto sferico . Questo cuscinetto articolato permette un più preciso allineamento dell'albero sui cuscinetti che lo supportano. Sono presenti cuscinetti muniti di cuscinetti (fig. B) montati su snodo sferico che consentono un disallineamento di 3 ° e il cui anello interno è fissato all'albero tramite vite a spillo (rif.3).

Cuscinetti reggispinta

Questi cuscinetti devono garantire che l'albero sia mantenuto in direzione assiale ed evitare qualsiasi spostamento lungo il suo asse. Il tipo di arresto varia in base alle forze e alle condizioni operative del sistema:

Albero munito di collare tagliato in massa e poggiante su una faccia interna del cuscinetto e di una contrograna lubrificata,

Albero munito di collare fissato in una o due parti in una scanalatura e poggiante su controfrutta; per grandi forze assiali,
- La controfreccia è in acciaio trattato e può essere dotata di scanalature per creare un film d'olio che facilita l' attrito di scorrimento .
- Per velocità di rotazione elevate e carichi pesanti, il cuscinetto reggispinta può essere cuscinetto a sfere.

Per forze ridotte, l'albero può essere semplicemente dotato di un anello elastico o di un anello di sicurezza .

Boitards

Questi cuscinetti vengono utilizzati per la guida radiale di alberi montati verticalmente. Non garantiscono la manutenzione in senso assiale e richiedono un sistema di lubrificazione un po 'più elaborato rispetto ai tradizionali cuscinetti a strisciamento.

Crapaudine

Il cursore garantisce la ritenzione assiale dell'albero o del perno montato verticalmente. I cursori sono montati in due direzioni:

Nella parte inferiore , la cassa più frequente, il perno poggia in un cassonetto fissato a terra e provvisto di fermo (grano e controfreno, tampone);
In alto , l'albero pende dalla sua parte superiore in una scatola chiamata crapaudine di Mitchell . Sull'albero è fissato un collare imperniato su un grano e un cuscinetto che garantisce il mantenimento radiale.

Generalmente la lubrificazione è assicurata da un bagno d'olio, i cuscinetti sono autolubrificanti in bronzo.

Pastiglie

Le pastiglie possono essere un pezzo o due pezzi per facilità di montaggio. Il materiale utilizzato dipende dall'uso e dal prezzo di costo.

Economici, spesso utilizzati, i cuscinetti sono anelli cilindrici, di forma tubolare, con o senza collare, interposti tra un albero e la sua sede per facilitare il movimento rotatorio.

Costruiti con materiali di buona qualità (bronzo, stagno, piombo, grafite, teflon, PTFE, poliammide), possono, a seconda delle varianti, essere utilizzati a secco o con lubrificazione.

Esistono molte famiglie con dimensioni standardizzate e molti prodotti derivati: rondelle, giunti sferici, nastri di attrito, parti personalizzate.

Metallico : ghisa dolce (o ghisa grigia) o bronzo fosforoso , per bassi carichi e bassa velocità.

Anti-attrito metallico :
- bronzo o ghisa con rivestimento antifrizione;
- regola , lega di piombo , stagno e / o antimonio , utilizzati soprattutto in grandi serie come l'automotive (biella-manovella o cuscinetti albero a camme), ottimo rapporto qualità prezzo.

Materiale sinterizzato con polveri metalliche impregnate di lubrificante o ceramica . Permette di ottenere forme complesse e spessori ridotti.

Materiale plastico : rispetto al bronzo ha un basso coefficiente di attrito, migliore resistenza all'usura, assenza di grippaggio e semplificazione della lubrificazione che può essere effettuata anche con acqua. Questi cuscinetti possono essere utilizzati sia in macchine molto piccole che in applicazioni di grandi dimensioni come cuscinetti per laminatoi o cuscinetti per alberi di trasmissione che lavorano in acqua.

Legno : per cuscinetti guaiaco per alberi portaelica di barche, dove viene lubrificato direttamente dall'acqua di mare.

Legno compresso : generalmente per cuscinetti autolubrificati iniettando olio nel materiale.

Ceramica composita con altissima resistenza all'abrasione.

Film d'olio : per cuscinetti con alberi di grande diametro dove si vuole ridurre la temperatura dovuta all'attrito, lubrificazione con un film d'olio totale ottenuto dalla velocità di rotazione e cuscinetti specifici (cuscinetti Mitchell). Consentono carichi molto elevati e una maggiore velocità di rotazione riducendo le perdite di energia per attrito.
- Il cuscinetto è provvisto di piccole scanalature dove la velocità di rotazione “incunea” l'olio tra esso e l'albero, che viene automaticamente centrato sul cuscinetto.

Un'applicazione ben nota e molto diffusa è l'utilizzo dei cuscinetti a bagno d'olio dei turbocompressori che equipaggiano i nostri veicoli e resistono a velocità e temperature molto elevate. In aeronautica, questi cuscinetti sono utilizzati per motori che possono avere più di 100 cuscinetti di tutti i tipi e la cui energia totale consumata per attrito è inferiore all'1% dell'energia dei motori.

Film d'aria : i cuscinetti sono provvisti di fini perforazioni attraverso le quali l'aria inviata in pressione permette all'albero di ruotare su un cuscino d'aria , eliminando il contatto diretto materiale-materiale e quindi attriti e usura, riscaldamento e lubrificazione.

Cuscinetti idrostatici

Nei cuscinetti idrostatici, il carico viene trasmesso da un film lubrificante mantenuto sotto pressione da una pompa.

Cuscinetti a rulli

I cuscinetti sono realizzati in base al tipo di cuscinetto utilizzato : a sfere, a rulli o ad aghi. Il montaggio dei cuscinetti negli alloggiamenti richiedeva una precisione di alesatura che è stata notevolmente ridotta dall'adozione di adesivi di tenuta . Questo adesivo, dopo il corretto posizionamento dell'albero, tiene saldamente (radialmente) il cuscinetto nella sua sede.

I cuscinetti possono essere tenuti in direzione assiale mediante flange avvitate o anelli elastici. Tutti questi assemblaggi dipendono dall'uso, dagli sforzi e dal prezzo di costo.

Staffe per cuscinetti

La forma del supporto dipende dalla posizione dell'albero rispetto agli elementi esterni su cui è fissato:

le suole : piastra, generalmente in ghisa, che ne permette il fissaggio mediante luci per una regolazione trasversale.
le sedie :
- sedie penzoloni per alberi sospesi da un soffitto o da un telaio, le sedie penzolanti possono essere a una gamba (a forma di L) o due gambe (a forma di U),
- sedie a terra per alberi orizzontali poste ad una certa altezza da terra,
- sedie consolle fissate a parete.
nicchie : appoggio di pianerottolo sigillato nello spessore di un muro.
gli appendiabiti : hanno lo stesso ruolo delle sedie sospese ma consentono l'orientamento su più piani (secondo i tre assi). Sono generalmente costituiti da tre parti annidate l'una nell'altra e fissate con viti dopo la corretta regolazione dell'allineamento dell'albero.

Lubrificazione

La lubrificazione o lubrificazione dipende dalla modalità di funzionamento e dal tipo di cuscinetto. Semplice per cuscinetti autolubrificanti o in plastica, la lubrificazione diventa più complessa per la lubrificazione di cuscinetti di tipo regolatore dove un riscaldamento anomalo lo distruggerebbe (ciò che ad esempio, in automobile, si chiama colare una biella ). I normali cuscinetti a rotolamento richiedono anche una lubrificazione progettata in base alle velocità di rotazione e ai carichi supportati. I cuscinetti autolubrificati (a vita) evitano la necessità di lubrificazione aggiuntiva in molti casi.

Impermeabilizzazione

La tenuta alla polvere e alle perdite di lubrificante è assicurata da guarnizioni poste su ogni lato dei cuscinetti. Le guarnizioni possono essere montate sull'albero o più in generale sui cuscinetti in scanalature appositamente forate. In passato queste guarnizioni erano realizzate in feltro inserito in scanalature di dimensioni ben precise, quindi costose da produrre, inoltre quando non utilizzate queste guarnizioni si seccavano e perdevano il loro potere di tenuta. Queste guarnizioni in feltro sono state sostituite da guarnizioni e principalmente da guarnizioni a labbro sintetiche. L'assemblaggio di questo materiale è più facile e meno costoso poiché si utilizzano sigillanti che riducono la tolleranza di precisione dei fori.

Note e riferimenti

Daniel NICOLAS , " Arresti e cuscinetti idrostatici " , su Rif: TIP152WEB - "Funzioni e componenti meccanici" ,10 novembre 1995(visitato il 22 agosto 2019 )

Appendici

Bibliografia

Enciclopedia pratica della meccanica e dell'elettricità , edizione Quillet, 1961

link esterno

[PDF] Cuscinetti ad aria