Come funziona il Cuscinetto? Tipologie e calcolo della sua durata - DIN ISO 281

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Il cuscinetto è un meccanismo utilizzato per ridurre l'attrito tra due oggetti in movimento rotatorio o lineare tra loro.
Le prime intuizioni sul cuscinetto furono elaborate da Leonardo da Vinci nei suoi studi riguardanti l'attrito. Ma fu Philip Vaughan di Carmarthen a depositarne il primo brevetto nel 1794.
Fu invece un meccanico di biciclette parigino di nome Jules Suriray (sciul suriré) a brevettare il primo cuscinetto a sfera per bicicletta, grazie al quale riuscì vincere la prima gara di ciclismo della storia, in occasione della corsa Parigi-Rouen, disputata il 3 agosto del 1869.
In questo video vedremo come funzionano i cuscinetti e quali sono le loro principali tipologie.
Proviamo a guardare nel dettaglio un classico cuscinetto a sfere.
Se lo scomponiamo e lo sezioniamo possiamo osservarne i vari elementi.
Gli elementi che più attraggono la nostra attenzione sono le sfere d’acciaio.
Queste rappresentano l’elemento volvente del cuscinetto, e sono tenute insieme da una gabbia, che, realizzata con materiali antiattrito, può assumere le forme più svariate.
Questo invece è l’anello interno, che solitamente è in movimento, mentre questo è l’anello esterno, entrambi con la loro pista che può essere più o meno profonda, che funge da canale di scorrimento per gli elementi volventi.
È molto comune che il cuscinetto abbia anche una schermatura, che può essere metallica, per protezione contro le polveri, o in materiale plastico per evitare le infiltrazioni di liquidi.
Esse vengono posizionate in apposite sedi tra i due anelli, per sigillare così le sfere e la gabbia dagli agenti esterni, e allo stesso tempo trattenere l’olio o il grasso all’interno del cuscinetto, garantendone la lubrificazione per tutta la sua durata.
Per poter funzionare correttamente il cuscinetto deve avere un determinato “gioco interno”, ovvero lo spostamento di un anello rispetto ad un altro in senso radiale o assiale. In modo che, raggiunta la temperatura d'esercizio, la dilatazione termica del cuscinetto non porti ad un serraggio, che ne comporterebbe l’usura o nel peggiore dei casi un grippaggio.
Esistono svariate tipologie di cuscinetti. Essi si dividono principalmente in: radiali, obliqui o assiali.
Allo stesso tempo i cuscinetti volventi possono essere a sfere o a rulli.
Le tre tipologie di cuscinetti appena citate si differenziano in base alla direzione del carico:
- Quindi i cuscinetti Radiali, sopportano carichi ortogonali all’asse,
- Gli Obliqui sopportano carichi sia ortogonali che assiali,
- mentre gli Assiali, sopportano solo carichi assiali.

Nei CUSCINETTI VOLVENTI, il movimento è facilitato dagli elementi volventi, che come abbiamo visto possono essere sfere, ma anche rulli che sono posizionati fra la parte fissa e la parte mobile.

I cuscinetti a sfere solitamente sono quelli maggiormente utilizzati.
Nella maggior parte dei casi i cuscinetti a sfere radiali hanno una sola corona di sfere, mentre in certi casi possono avere anche due corone di sfere, in modo da sopportare dei carichi radiali più elevati.
All’interno di questa categoria di cuscinetti radiali a sfere si trovano i cuscinetti orientabili a due corone di sfere. In questa tipologia l'anello interno ha due piste affiancate mentre l'anello esterno ha un'unica pista semisferica. Questo sistema consente l’inclinazione degli assi dei due anelli durante il funzionamento.
Esistono inoltre i cuscinetti a sfere obliqui, che possono avere una o due corone di sfere. Essi sono caratterizzati dal fatto che la retta di carico passante per i punti di contatto tra le sfere e gli anelli, è in posizione, appunto, obliqua rispetto all'asse di rotazione. I cuscinetti a sfere obliqui sono in grado di sopportare carichi radiali e spinte assiali più elevate.
Tutte queste varianti possono avere anche configurazione assiale, per supportare prevalentemente un carico assiale e vengono chiamati cuscinetti reggispinta.

L’altra grande tipologia di cuscinetti volventi sono i cuscinetti a rulli che sono impiegati nel caso in cui sia necessaria la massima precisione di lavoro. Come i cuscinetti a sfere, anche i cuscinetti a rulli si dividono in: radiali, obliqui e assiali; con la sola differenza che questi possono avere forme diverse in base alla tipologia.

I cuscinetti radiali a rulli cilindrici, sono quelli più comuni. Se presentano dei rulli di piccole dimensioni, vengono chiamati rullini. Data la loro compattezza, questa variante è solitamente utilizzata quando lo spazio è limitato e sono idonei...