Cuscinetti: gli artefici della possibilità di movimento

Raramente ci viene in mente che guidare un’auto sarebbe quasi impensabile senza un componente chiamato cuscinetto. La sua importanza potrebbe sembrare insignificante, tuttavia questa parte svolge un ruolo chiave in qualsiasi mezzo di trasporto o macchina in cui si verifichi la rotazione.

In questo articolo discuteremo la costruzione e il funzionamento dei cuscinetti, con particolare enfasi sul loro ruolo nelle automobili.

Definizione

Il cuscinetto è un componente fondamentale della macchine in quanto limita il movimento solo alle direzioni desiderate, riducendo l’attrito tra le parti in movimento. Il suo design può garantire il movimento lineare libero di una parte mobile o la rotazione libera attorno a un determinato asse, nonchè impedire il movimento controllando i vettori di forza che agiscono sulle singole parti mobili.

I cuscinetti sono ampiamente classificati in base al tipo di operazione, alla gamma di movimenti consentiti o alle direzioni dei carichi applicati ai componenti.

I cuscinetti rotanti supportano componenti come assi o alberi nei sistemi meccanici, trasferendo carichi assiali e radiali dalla sorgente di carico alla struttura di supporto. La forma più semplice di cuscinetto,è quella cuscinetto a strisciamento, consiste in un albero che ruota in un foro.

La lubrificazione viene utilizzata per ridurre l’attrito. Nel caso dei cuscinetti a sfere e a rulli, elementi volventi come rulli o sfere a sezione circolare vengono posizionati tra le superfici di accoppiamento o i perni del gruppo cuscinetto per ridurre l’attrito. È disponibile un’ampia varietà di design di cuscinetti per soddisfare le esigenze di varie applicazioni in termini di efficienza, affidabilità, durata e prestazioni.

I principali tipi di automobili

Cuscinetto scorrevole

Esistono diversi tipi di cuscinetti, quindi ci concentreremo sulle versioni che si trovano più comunemente nei veicoli stradali.

I cuscinetti devono innanzitutto essere distinti dal loro principio di funzionamento. Alcuni cuscinetti sono costruiti tra le parti che ruotano l’una rispetto all’altra e la parte mobile si muove su uno strato di lubrificante applicato alle parti rotanti e fisse.

In pratica, ciò significa che con una corretta lubrificazione, i due metalli non entrano in contatto tra loro, perché un sottile strato di olio li separa.

L’idea è quella di ridurre al minimo i consumi. Infatti, se non c’è attrito attrito tra le superfici accoppiate, non ci sarà alcuna usura e quindi i componenti non si consumano reciprocamente.

Se il lubrificante si esaurisce, l’attrito aumenta notevolmente, con conseguente usura significativa e generazione di calore. Sotto l’influenza del calore generato, il materiale del cuscinetto può fondersi e unirsi permanentemente con l’elemento cooperante.

Nel caso dei cuscinetti a strisciamento, è anche molto importante abbinare i materiali dei componenti. Il materiale del cuscinetto deve essere sempre più morbido del materiale delle parti di collegamento. Il ruolo di tale materiale è, ovviamente, lubrificanti che prevengono i danni dovuti al contatto di due superfici dure. Inoltre, in caso di grippaggio, viene distrutto il cuscinetto economico, non la parte costosa.

I cuscinetti di scorrimento si trovano sull’albero principale del motore, dove anche i cuscinetti di supporto e i cuscinetti di biella funzionano secondo lo stesso principio.

Cuscinetto a rotolamento

I cuscinetti funzionano grazie al principio di rotazione reciproca di due anelli reciprocamente rotanti dotati di corpi volventi, che possono essere sfere o rulli.

Nei cuscinetti radiali a sfere, le sfere si muovono su una pista all’interno degli anelli. È il cuscinetto volvente più semplice, più comune e anche più economico.

I cuscinetti volventi sono più comunemente utilizzati nelle autovetture e in tutti i veicoli stradali. A seconda del tipo di corpo volvente, si distinguono i cuscinetti a rulli cilindrici, a rullini e orientabili.

Oltre a quelli menzionati sopra, esistono ci sono anche i cuscinetti magnetici e quelli per pietre preziose, ma questi non si trovano nell’auto o solo in casi eccezionali, quindi non entreremo in questo argomento.

La direzione del carico dovrebbe essere menzionata come una caratteristica, perché anche i cuscinetti possono essere distinti da questo angolo. Se il cuscinetto assorbe solo forze assiali, è un cuscinetto assiale. Se un cuscinetto deve resistere a forze radiali, si parla di cuscinetti radiali. Molto spesso, tuttavia, i cuscinetti devono resistere sia a carichi assiali che radiali: questi cuscinetti sono indicati come cuscinetti assiali-radiali. Questi includono, ad esempio, i cuscinetti a rulli conici.

Va anche menzionato il fenomeno dell’autoregolazione. Il punto è che due parti che ruotano l’una rispetto all’altra non possono sempre ruotare sullo stesso asse. Tuttavia, deviazioni angolari minori possono essere compensate con cuscinetti orientabili. Il design di questi cuscinetti consente un certo spostamento degli alberi l’uno rispetto all’altro.

Manutenzione

Molti cuscinetti richiedono una manutenzione regolare per evitare cedimenti prematuri, ma ci sono anche quelli che funzionano praticamente senza manutenzione. Questi ultimi includono una varietà di cuscinetti polimerici, fluidi e magnetici, nonché cuscinetti sigillati in modo permanente. Contengono guarnizioni che trattengono contaminanti e lubrificanti. Sono utilizzati con successo in molte applicazioni, garantendo un funzionamento esente da manutenzione.

I cuscinetti non sigillati hanno spesso un ingrassatore per la lubrificazione periodica o una coppa dell’olio per il riempimento periodico dell’olio. Prima degli anni ’70, i cuscinetti sigillati non si trovavano nella maggior parte delle macchine e l’oliatura e l’ingrassaggio erano più comuni di quanto non lo siano oggi.

Ad esempio, i telai delle auto richiedevano la lubrificazione quasi con la stessa frequenza con cui si cambia l’olio motore, ma oggi i telai delle auto sono sigillati a vita nella maggior parte dei casi.

Il sistema dell’olio di un moderno motore di auto o camion è simile al sistema dell’olio di una macchina di produzione, tranne per il fatto che l’olio viene pompato continuamente. La maggior parte di questo olio scorre attraverso passaggi perforati o fusi nel blocco motore e nelle teste dei cilindri, va direttamente ai cuscinetti attraverso le porte e schizza altrove per formare un bagno d’olio. La pompa dell’olio pompa semplicemente in modo continuo e l’olio pompato in eccesso viene restituito alla coppa dell’olio tramite una valvola di sovrapressione.

Fonte:

https://en.wikipedia.org/wiki/Rolling-element_bearing#/media/File:Radial-deep-groove-ball-bearing_din625-t1_2rs_120.png

https://en.wikipedia.org/wiki/Bearing_(mechanical)#/media/File:Ball_Bearing2.jpg

https://www.autoszektor.hu/hu/content/anyukam-erteni-fogja-csapagyak-az-autoban

https://en.wikipedia.org/wiki/Plain_bearing#/media/File:Assorted_Doppelmayr_glacier_busshings.jpg

https://en.wikipedia.org/wiki/Rolling-element_bearing

https://en.wikipedia.org/wiki/Bearing_(meccanico)