Analisi della struttura e della funzione dei cuscinetti: confronto tra cuscinetti radenti e cuscinetti volventi

Struttura e funzione degli appoggi radenti
I cuscinetti radenti, come suggerisce il nome, svolgono funzioni di supporto e rotazione attraverso lo scorrimento relativo tra il perno (ovvero il componente che sostiene l'albero) e la boccola del cuscinetto. La sua struttura di base è costituita principalmente da tre parti: il perno, la boccola del cuscinetto e lo strato di materiale antiattrito sulla superficie interna della boccola del cuscinetto: il rivestimento del cuscinetto.

Perno: essendo un componente montato direttamente sull'albero, il materiale e la precisione del perno sono direttamente correlati alla resistenza all'usura e alla stabilità di funzionamento del cuscinetto. Di solito è realizzato in acciaio legato ad alta resistenza e elevata durezza o acciaio inossidabile per garantire una buona stabilità dimensionale e resistenza alla fatica durante il funzionamento a lungo termine.
Boccola del cuscinetto: La boccola del cuscinetto è il componente del cuscinetto liscio del motore che contatta direttamente il perno e la sua progettazione deve considerare buone prestazioni di lubrificazione e resistenza all'usura. I materiali comuni per le boccole dei cuscinetti includono bronzo, ghisa, lega Babbitt, ecc. Questi materiali non solo hanno resistenza e durezza sufficienti, ma possono anche ridurre la perdita di attrito in buone condizioni di lubrificazione.
Rivestimento del cuscinetto: per migliorare la resistenza all'usura e prolungare la durata della boccola del cuscinetto, uno strato di materiale antiattrito, ovvero il rivestimento del cuscinetto, viene solitamente colato sulla superficie interna della boccola del cuscinetto. Questo strato di materiale è costituito principalmente da materiali autolubrificanti, come politetrafluoroetilene (PTFE), grafite, ecc., che possono ridurre efficacemente il coefficiente di attrito, il consumo di energia e l'usura in condizioni di attrito secco o di lubrificazione limite.
I cuscinetti scorrevoli sono ampiamente utilizzati in situazioni di carichi pesanti, a bassa velocità e con carichi d'urto grazie alla loro struttura semplice, grande capacità di carico e forte adattabilità. Tuttavia, i loro svantaggi, come l’elevata resistenza all’attrito, l’elevato consumo energetico e la necessità di un buon supporto del sistema di lubrificazione, non possono essere ignorati.

Struttura e funzione dei cuscinetti volventi
Al contrario, i cuscinetti volventi riducono l'attrito e raggiungono una rotazione efficiente facendo rotolare gli elementi volventi (come sfere e rulli) tra gli anelli interno ed esterno. La sua struttura di base è composta da quattro parti: anello interno, anello esterno, elemento volvente e telaio protettivo di posizionamento.

Anello interno e anello esterno: l'anello interno è fissato sull'albero e l'anello esterno è installato sulla sede o sull'alloggiamento del cuscinetto, che insieme costituiscono la pista di movimento dell'elemento volvente. I materiali degli anelli interno ed esterno sono per lo più acciaio al cromo ad alto tenore di carbonio per garantire sufficiente durezza e resistenza all'usura.
Elemento volvente: è il componente principale del cuscinetto volvente, che trasmette il carico e riduce l'attrito attraverso il movimento di rotolamento. Gli elementi volventi comuni includono cuscinetti a sfere e cuscinetti a rulli. I cuscinetti a sfere sono adatti per applicazioni ad alta velocità e con carichi leggeri, mentre i cuscinetti a rulli sono più adatti per applicazioni con carichi pesanti e a bassa velocità.
Telaio protettivo di posizionamento: utilizzato per mantenere la spaziatura tra gli elementi volventi per evitare che vengano in contatto tra loro o rimangano incastrati tra gli anelli interno ed esterno, e aiuta anche a guidare la corretta traiettoria di movimento degli elementi volventi.
I cuscinetti volventi sono ampiamente utilizzati nelle apparecchiature meccaniche ad alta velocità, alta precisione e carichi leggeri grazie ai loro vantaggi quali bassa resistenza all'attrito, avviamento flessibile e facile manutenzione. Tuttavia, il loro costo di produzione è relativamente elevato e presentano anche determinati requisiti in termini di precisione di installazione e condizioni di lubrificazione.