Differenze tra cuscinetti a sfere e cuscinetti a strisciamento – Quale tipo di cuscinetto è adatto a te?

I cuscinetti a sfere e i cuscinetti a strisciamento sono due tipi base di cuscinetti utilizzati in una varietà di sistemi meccanici nell’ingegneria meccanica. Il compito principale dei cuscinetti è consentire movimenti definiti dei componenti e quindi ridurre il più possibile l’attrito. Sebbene entrambi i tipi di cuscinetti abbiano un obiettivo comune, esistono differenze fondamentali in termini di progettazione, funzionalità e applicazione. Questo articolo del blog descrive le differenze più importanti tra i cuscinetti a sfere e i cuscinetti a strisciamento.

Cuscinetti a sfere come tipo di cuscinetti a strisciamento

I cuscinetti a rulli sono tra i tipi di cuscinetti più comuni. Utilizzano elementi che rotolano per compensare le forze tra le superfici dei cuscinetti. Gli elementi di rotolamento sono posizionati tra un anello interno e un anello esterno. I cuscinetti a rulli sono spesso utilizzati per supportare alberi e assi perché possono trasportare carichi sia assiali che radiali a seconda del loro design, consentendo la rotazione dell’albero montato.

I cuscinetti a sfere sono un sottoinsieme di cuscinetti a rulli e supportano i movimenti rotanti con il minor attrito possibile. Sono costituiti da anelli interni ed esterni tra i quali ci sono sfere che fungono da corpi mobili. Questo design riduce significativamente l’attrito tra le parti mobili di una macchina o di un sistema. Durante il funzionamento, le sfere dei cuscinetti integrate distribuiscono i carichi che si verificano, consentendo così una rotazione uniforme ed efficiente.

Cuscinetti a sfere scanalati

I cuscinetti a sfere scanalati sono un tipo ampiamente utilizzato di cuscinetti a sfere caratterizzati da piste incassate per le sfere. Questo design consente loro di assorbire carichi radiali e assiali bassi. Sono ampiamente utilizzati in molte applicazioni industriali e meccaniche grazie alla loro semplicità di progettazione ed efficienza. Sono caratterizzati da un’elevata capacità e durata di carico.

Cuscinetto a sfere auto-allineanti

I cuscinetti a sfere autoallineanti hanno proprietà simili ai cuscinetti a sfere scanalati, ma hanno un anello interno con due file di sfere guidate nelle scanalature. La pista dell’anello esterno ha la forma di una sfera cava. Questo design consente al cuscinetto a sfere autoallineante di adattarsi a piccoli disallineamenti tra l’anello interno e l’anello esterno. La mobilità angolare risultante può essere usata per compensare posizioni distorte o errori di allineamento.

Cuscinetti a sfera angolari

I cuscinetti a sfere a contatto angolare sono cuscinetti a sfere speciali che, a differenza dei cuscinetti a sfere scanalati, non hanno un design simmetrico se guardati lateralmente. L’anello esterno e l’anello interno sono dotati rispettivamente di una spalla unilaterale opposta, che consente un profilo di forza obliquo.

Oltre ai carichi radiali, possono quindi accogliere carichi assiali più elevati rispetto, ad esempio, ai cuscinetti a sfere scanalati. I cuscinetti a sfere a contatto angolare a fila singola possono essere caricati assialmente solo da un lato, mentre i cuscinetti a sfere angolari a fila doppia possono assorbire carichi da entrambe le direzioni.

Cuscinetti a sfere assiali

I cuscinetti a sfere assiali sono caratterizzati dalla capacità di sopportare carichi particolarmente pesanti nella direzione dell’albero. Sono particolarmente adatti in applicazioni soggette solo a forze assiali. A seconda del design del cuscinetto assiale, può assorbire forze assiali unilaterali (cuscinetto assiale unilaterale), forze assiali variabili (cuscinetto assiale bilaterale), forze radiali assiali e moderate (cuscinetto assiale a sfere a contatto angolare). I cuscinetti a sfere assiali sono costituiti da rondelle dell’albero, rondelle per involucro e set di sfere.

Cuscinetti a strisciamento

I cuscinetti a strisciamento sono cuscinetti che non richiedono elementi di rotolamento, come le sfere. Una delle loro applicazioni più comuni è guidare e posizionare in modo sicuro gli alberi che eseguono basse velocità o movimenti circolari incompleti. Il movimento rotatorio dell’albero non è reso possibile dai corpi mobili, ma facendo scorrere la superficie dell’albero sulla superficie di contatto del cuscinetto a strisciamento. Le piastre di scorrimento vengono utilizzate per i movimenti lineari scorrevoli.

Per ridurre al minimo l’attrito tra le superfici, vengono utilizzati cuscinetti a strisciamento con autolubrificazione o un’alimentazione esterna di lubrificante. I lubrificanti utilizzati possono facilitare il movimento tra le due superfici e ridurre al minimo l’attrito.

Boccole per cuscinetti a strisciamento

Le boccole dei cuscinetti a strisciamento, o boccole scorrevoli, sono cuscinetti che consentono un movimento a basso attrito e smorzamento delle vibrazioni tra due componenti. Assicurano un movimento lineare o rotante tra i componenti.

Le boccole dei cuscinetti a strisciamento sono divise in base al loro design in boccole dei cuscinetti a strisciamento con collare e boccole dei cuscinetti a strisciamento senza collare, chiamate anche boccole dei cuscinetti lisci cilindrici. A causa dell’arresto meccanico, una boccola cuscinetto a strisciamento piana con manicotto può assorbire forze assiali moderate.

Le boccole dei cuscinetti a strisciamento si distinguono inoltre per la loro lubrificazione.

• I semplici cuscinetti a strisciamento sono efficienti in termini di manutenzione e non sono lubrificati o sono lubrificati con grasso.
• Il punto di accoppiamento idrostatico viene assorbito con lubrificazione costante. Il punto del cuscinetto viene sempre lubrificato finché la circolazione è garantita da una pompa. I cuscinetti idrostatici devono essere attentamente monitorati e sono costosi. I vantaggi sono il basso attrito e la bassa usura dei cuscinetti, anche con carichi diversi.
• I cuscinetti idrodinamici raggiungono lo stato lubrificato solo a una certa velocità di rotazione perché il lubrificante è distribuito dagli effetti idrodinamici. Poiché questi effetti non si verificano nello stato idrostatico, il cuscinetto scorre a basse velocità sotto l’influenza dell’attrito secco e nelle transizioni in attrito misto.

Rondelle di spinta

Le rondelle di spinta, o anche rondelle dei cuscinetti a strisciamento, sono cuscinetti a forma di disco che fungono da cuscinetti assiali dell’albero. Le rondelle dei cuscinetti a strisciamento sono inserite o fissate su un lato a seconda dell’applicazione.

Cuscinetto fisso/flottante

Una disposizione di cuscinetti fissi/flottanti è solitamente costituita da due cuscinetti. I cuscinetti fissi fissano un albero in direzione radiale e assiale, cioè devono essere in grado di assorbire le forze radiali e assiali su entrambi i lati. Al contrario, i cuscinetti flottanti possono assorbire solo forze radiali per compensare il movimento assiale o lo spostamento mediante espansione termica, tolleranze di produzione, ecc.

Disposizione dei cuscinetti di supporto

Anche la disposizione dei cuscinetti di supporto è costituita da due cuscinetti, entrambi in grado di assorbire una forza radiale. A differenza del cuscinetto fisso/flottante, queste disposizioni di cuscinetti possono assorbire le forze assiali solo in una direzione. I cuscinetti di supporto sono differenziati in due versioni: cuscinetto regolato e cuscinetto flottante.

Nelle disposizioni dei cuscinetti regolati, i due cuscinetti sono posizionati l’uno contro l’altro - si potrebbe dire in una sorta di immagine speculare. L’albero è fissato assialmente in una direzione da uno dei cuscinetti e nella direzione opposta dal secondo cuscinetto. Questa disposizione dei cuscinetti viene spesso utilizzata per guidare l’albero sotto pre-tensione e rotazione precisa. I cuscinetti a sfere a contatto angolare o i cuscinetti a rulli conici sono spesso utilizzati per i cuscinetti regolati. A seconda della disposizione dei cuscinetti, l’espansione termica dei materiali utilizzati porta a cambiamenti nella pre-tensione dei cuscinetti, che possono stressarli in modo significativo e distruggerli.

Il cuscinetto flottante ha molte somiglianze con il cuscinetto regolato. Tuttavia, il cuscinetto flottante consente un certo gioco assiale s, vale a dire che l’albero può muoversi - o galleggiare - assialmente su una certa distanza. I cuscinetti flottanti vengono utilizzati in assenza di una guida assiale stretta. I tipi di cuscinetti adatti ai cuscinetti flottanti sono cuscinetti a sfere con scanalatura profonda o cuscinetti a sfere rotondi.

Criteri per la selezione dei cuscinetti a strisciamento e dei cuscinetti a sfere

La differenza fondamentale tra i due tipi di cuscinetti risiede nella loro struttura e funzionalità. Quando si decide per o contro uno di questi tipi di cuscinetti, è utile considerare le seguenti caratteristiche distintive:

• Attrito ed efficienza: I cuscinetti a sfere utilizzano elementi rotolanti, solitamente sfere, che rotolano tra gli anelli interni e gli anelli esterni, consentendo così un movimento a basso attrito. Poiché le sfere assorbono gran parte del carico, l’attrito nei cuscinetti a sfere è generalmente basso, il che a sua volta porta a un trasferimento efficiente delle coppie e consente velocità più elevate. I cuscinetti a strisciamento utilizzano il principio dell’attrito diretto tra due superfici. Qui, tra l’albero e il cuscinetto a strisciamento viene prodotta una pellicola scorrevole, solitamente fatta di lubrificante. Poiché il movimento avviene su una superficie con un lubrificante come mezzo scorrevole, l’attrito nei cuscinetti a strisciamento è generalmente superiore rispetto ai cuscinetti a sfere.
• Sensibilità a tensione e shock: I cuscinetti a strisciamento sono vantaggiosi in applicazioni con velocità di rotazione inferiori e forze radiali elevate, ma i cuscinetti a sfere sono adatti per velocità di rotazione superiori. Poiché i cuscinetti a sfere hanno generalmente coppie di attrito inferiori rispetto ai cuscinetti a strisciamento, sviluppano meno calore, quindi non è necessario alcun raffreddamento aggiuntivo. Per quanto riguarda il carico di impatto, i cuscinetti a strisciamento sono vantaggiosi perché il carico del materiale è maggiore nei cuscinetti a sfere a causa della superficie più piccola dei cuscinetti dei corpi dei rulli e i cuscinetti a sfere sono più sensibili ai carichi di impatto. Anche le vibrazioni a riposo possono danneggiare facilmente i cuscinetti a sfere e il basso smorzamento delle vibrazioni dei cuscinetti a sfere è accompagnato da un’ampia varietà di vibrazioni, rumore e oscillazioni. I cuscinetti a strisciamento, invece, sono in grado di smorzare le vibrazioni causate dalle vibrazioni.
• Durata e impegno di manutenzione: I cuscinetti a strisciamento hanno una vita utile relativamente lunga, mentre i cuscinetti a sfere sono generalmente progettati solo per una vita utile limitata. Rispetto ai cuscinetti a sfere, i cuscinetti a strisciamento richiedono meno manutenzione poiché l’usura è piuttosto bassa anche ai carichi più elevati. Sono inoltre più resistenti allo sporco rispetto ai cuscinetti a sfere e sono quindi più adatti per l’uso in ambienti difficili. I cuscinetti a sfere devono essere sigillati in modo elaborato per questo uso per evitare l’ingresso di polvere e sporcizia. I cuscinetti a sfere, invece, possono essere integrati in gruppi con meno sforzo, poiché sono componenti standardizzati a livello internazionale. I cuscinetti a sfere sono generalmente più adatti dei cuscinetti a strisciamento, in particolare ad alte velocità di rotazione, mentre i cuscinetti a strisciamento sono più adatti ai movimenti di rotazione.
• Installazione e costi: Mentre i cuscinetti a sfere richiedono uno spazio di installazione relativamente ampio, i cuscinetti a strisciamento sono monopezzo e compatti e quindi richiedono uno spazio minimo. Sono anche più facili da assemblare. Un’altra differenza è il fattore costo. I cuscinetti a strisciamento sono la variante leggermente meno costosa dei cuscinetti a sfere perché i cuscinetti a sfere causano costi di progettazione più elevati, anche per il cuscinetto stesso e per alloggiamenti, superfici di montaggio e dispositivi di fissaggio.

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L’esempio applicativo è un trasportatore per circuiti stampati in vetro. Il cuscinetto dei rulli è implementato con cuscinetti a sfere . I componenti appropriati per progettare il cuscinetto sono disponibili nel negozio MISUMI:

• Anelli di sicurezza, rondelle di sicurezza e anelli elastici
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