L'importanza dei cuscinetti volventi | Officina

Vari tipi di cuscinetti

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In fase di fabbricazione l’anello interno viene spinto contro quello esterno e le sfere vengono introdotte nello spazio così creato. Poi l’anello interno viene messo nella corretta posizione (quella centrale) e le sfere vengono separate e posizionate dalla gabbia, che di norma è in due parti simmetriche, che all’atto dell’assemblaggio vengono unite mediante chiodatura. Esistono comunque cuscinetti con gabbia in un sol pezzo, cuscinetti scomponibili, orientabili e via dicendo. Nelle loro esecuzioni base i cuscinetti a sfere sono in grado di sopportare spinte assiali mentre quelli a rulli cilindrici non lo sono (ma hanno maggiore capacità di carico). Per aumentare il numero di sfere, in certi casi esse vengono introdotte mediante una fresatura di riempimento. I cuscinetti di questo tipo hanno maggiore capacità di carico ma non sono in grado di sopportare spinte assiali.

Teoricamente, con gioco pari a zero lavora soltanto metà delle sfere, con la pressione di contatto che diminuisce gradualmente, man mano che ci si allonta na dalla sfera più sollecitata, ovvero quella opposta al punto di applicazione del carico sul cuscinetto. Se il gioco è maggiore, diminuisce il numero delle sfere che effettivamente lavorano, e cresce la pressione tra di esse e le piste di rotolamento. Se il cuscinetto è precaricato, e quindi vi è interferenza, aumenta la rigidità del cuscinetto e si ha una migliore ripartizione del carico. Se però il precarico è eccessivo, aumentano l’attrito e la produzione di calore, e la durata del cuscinetto diminuisce, spesso assai drasticamente. Anche un gioco eccessivo è deleterio: la rigidezza risulta troppo ridotta, si hanno vibrazioni e le sfere possono slittare.

Negli anni Novanta nelle trasmissioni delle auto da competizione iniziarono a essere impiegati cuscinetti ibridi, nei quali i corpi volventi erano in materiale ceramico (gli anelli rimanevano in acciaio). C’è da pensare che oggi siano utilizzati anche dalle MotoGP. Tra i vantaggi vi sono il minor peso complessivo e la minore inerzia dei corpi volventi rispetto ai cuscinetti convenzionali, resi possibili dalla modesta densità del materiale, del quale spiccano l’elevata durezza e l’alto modulo elastico. Questi cuscinetti hanno un attrito ridotto e un’ottima resistenza all’usura. Nella maggior parte dei casi il materiale impiegato è il nitruro di silicio, avente una densità di 3,3 kg/ dm³ e una durezza dell’ordine di 2000 punti Vickers. Il modulo elastico superiore del 50% a quello dell’acciaio fa sì che l’area di contatto reale con le piste di rotolamento risulti leggermente minore. Una sempre superiore purezza, il ricorso alla pressatura isostatica a caldo (HIP) e finiture superficiali più spinte hanno contribuito negli anni al forte miglioramento delle caratteristiche di questi cuscinetti.

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