Come scegliere un cuscinetto

I cuscinetti sono congegni meccanici di alta precisione che hanno la funzione di guidare un insieme di componenti in rotazione; più precisamente, consentono la rotazione di un elemento rispetto ad un altro nonché a due organi meccanici di muoversi a più velocità e di sopportare efficacemente carichi notevoli. Questi dispositivi devono garantire notevole precisione, avere una durata di vita elevata ed essere in grado di funzionare a grande velocità pur riducendo al minimo rumore e vibrazioni.

I cuscinetti trovano impiego in tutte le applicazioni, come ad esempio l’industria automotive, il settore aerospaziale, le macchine da cantiere, le macchine-utensili, ecc.

Esistono numerosi tipi di cuscinetti, tra i quali però si distinguono quattro categorie principali: i cuscinetti a sfere, che sono i più diffusi, i cuscinetti a rulli cilindrici, i cuscinetti a rulli conici e i cuscinetti a rullini. Ognuno di questi meccanismi presenta vantaggi e inconvenienti. È per questa ragione, più precisamente per determinare quale tipo di cuscinetto sia il più adatto alle vostre esigenze, che vi consigliamo di compararli tra loro.

Per scegliere un cuscinetto dovete prendere in considerazione diversi fattori. Il primo fattore di cui tenere conto è il carico che il cuscinetto è in grado di sopportare. Esistono due tipi di carichi: assiali , ossia paralleli all’asse di rotazione, e radiali , ossia perpendicolari all’asse. Ogni tipo di cuscinetto è progettato per sopportare un certo tipo di carico, assiale o radiale. Alcuni cuscinetti, però, sono in grado di sopportare sia carichi assiali sia radiali: si parla in tal caso di cuscinetti combinati. Qualora abbiate bisogno di un cuscinetto che sopporti entrambi i carichi, vi consigliamo di optare per un cuscinetto a rulli conici. Se invece state cercando un cuscinetto che sia in grado si sopportare un carico radiale elevato, vi suggeriamo di orientarvi verso i cuscinetti a rulli cilindrici. Un cuscinetto a sfere, invece, più economico, sarà sufficiente qualora i carichi in gioco siano più leggeri.

La velocità di rotazione è un altra specifica tecnica di cui è necessario tener conto. Alcuni cuscinetti possono sopportare velocità elevate. Nei cuscinetti a rulli cilindrici e nei cuscinetti a rullini, per esempio, la presenza di una gabbia consente di raggiungere velocità più elevate rispetto a quelle raggiunte dai cuscinetti che ne sono sprovvisti. Tuttavia, è opportuno ricordare che la capacità di raggiungere velocità elevate talvolta va a scapito della capacità di carico.

Un altro fattore da tenere nella dovuta considerazione sono gli eventuali errori di allineamento. In presenza di errori di questo tipo, infatti, il ricorso ad alcuni tipi di cuscinetti, come i cuscinetti a due corone di sfere, è da escludersi. Alla luce di quanto sopra, sarà opportuno che prestiate attenzione alla configurazione, o costruzione, del cuscinetto che vi apprestate ad acquistare. Gli inserti cuscinetto e i cuscinetti orientabili, ad esempio, sono autoallineanti e di conseguenza sopportano facilmente questi errori. I modelli autoallineanti, infatti, permettono di correggere automaticamente questi difetti provocati da una flessione dell’albero o da errori di installazione.

Le condizioni di utilizzo sono anch’esse di importanza capitale nella scelta del cuscinetto più adatto alle vostre esigenze. Di conseguenza, sarà necessario analizzare il tipo di ambiente in cui tale cuscinetto verrà montato. I cuscinetti, infatti, possono subire diversi tipi di interferenze. Più precisamente, a seconda delle applicazioni, questi meccanismi possono produrre rumori fastidiosi o subire urti e/o vibrazioni. In questi casi il cuscinetto dovrà essere in grado di sopportare questi urti senza peraltro ostacolare il buon funzionamento del dispositivo di cui fa parte.

Per finire, la durata di vita del cuscinetto è anch’essa un criterio di scelta importante. La durata di vita di un cuscinetto può dipendere da diversi fattori, come la velocità e la frequenza d’uso. La loro tenuta stagna, inoltre, è  primordiale al fine di garantire il buon funzionamento e la durata di vita degli stessi. Dovrete quindi assicurarvi che il cuscinetto sia sempre protetto efficacemente contro eventuali impurità e agenti esterni, come polvere, acqua, fluidi corrosivi o i lubrificanti usati. La scelta del tipo di protezione, tuttavia, dipenderà dal tipo di lubrificante impiegato, dalle condizioni ambientali di utilizzo (e quindi dal tipo di rischio in termini di contaminazione), dalla pressione del fluido nonché dalla velocità di rotazione. Di tutti questi fattori che incideranno sulla vostra scelta, quello da cui vi consigliamo di cominciare è la pressione del fluido. Se la pressione è elevata, ossia se raggiunge, per fare un esempio, 2-3 bar, una tenuta meccanica sarà l’organo meccanico che fa al caso vostro. Altrimenti, la vostra scelta dipenderà direttamente dal tipo di lubrificazione, che può essere a grasso o a olio. Per esempio, per una lubrificazione a grasso, le soluzioni più comuni implicano il ricorso a deflettori, ralle o a trafilature con o senza scanalature; qualora la lubrificazione sia ad olio, invece, l’elemento di tenuta stagna sarà spesso dotato di una gola per il recupero dell’olio.

Le condizioni di utilizzo possono influenzare la vostra scelta anche e soprattutto per quanto concerne il montaggio del cuscinetto. La rigidità e la precisione dei cuscinetti variano in funzione delle applicazioni a cui questi sono destinati e dovranno essere tenute in dovuta considerazione. In certi casi, potrete applicare un precarico in fase di montaggio al fine di aumentare la rigidità del vostro cuscinetto. Tale precarico, inoltre, inciderà positivamente sulla sua durata di vita e sul livello di rumore del sistema in cui è integrato. Attenzione! Per scegliere il precarico, che potrà essere radiale o assiale, è necessario che calcoliate, in via sperimentale o grazie ad appositi software, la rigidità di tutti i componenti del sistema.

Per finire, anche il materiale in cui il cuscinetto è realizzato è un criterio di scelta da non sottovalutare. I cuscinetti, infatti, possono essere in metallo, in plastica o in ceramica. La scelta del materiale  dipenderà dall’applicazione a cui è destinato. Vi consigliamo di scegliere i cuscinetti più resistenti alla compressione. È opportuno ricordare, tuttavia, che il materiale in cui il cuscinetto è realizzato incide sul suo prezzo.

I cuscinetti possono essere rigidi, orientabili oppure ad inserto. I cuscinetti rigidi sono i più diffusi. Gli inserti cuscinetto, invece, sono cuscinetti rigidi che consentono, così come i cuscinetti orientabili, di rimediare efficacemente agli errori di allineamento. Si distinguono dai cuscinetti orientabili a sfere e a cilindri perché tollerano un angolo di disallineamento meno elevato rispetto a questi ultimi. Maggiore è questo angolo di orientazione, maggiore sarà la resistenza del cuscinetto agli errori di allineamento. Un altro fattore da prendere in considerazione è il seguente: a seconda delle applicazioni, avrete bisogno di un albero girevole (per esempio nel caso di un cuscinetto destinato alle ruote motrici di un’automobile) o di un mozzo girevole (come nel caso dei cuscinetti destinati alle lavatrici). In seguito, sarà opportuno prestare attenzione alla disposizione dei cuscinetti. Se due cuscinetti sono troppo vicini tra loro, dovrete optare per una disposizione ad O, in maniera che i cuscinetti in questione non siano d’intralcio l’uno all’altro. Altrimenti, la disposizione ad X farà al caso vostro. Infine, è bene ricordare che ogni cuscinetto ha dimensioni specifiche Queste dimensioni, espresse in mm, sono definite da norme internazionali. A questo proposito, vi consigliamo di prestare attenzione all’alesaggio del cuscinetto che vi apprestate a comprare, ossia al diametro interno (indicato dalla lettera “d”), al diametro esterno (indicato dalla lettera “D”) e alla larghezza (indicata dalla lettera “B”).