Cuscinetti a Sfera: Struttura, Funzionamento e Ambiti di Applicazione

I cuscinetti a sfera sono componenti fondamentali utilizzati in molteplici settori industriali per garantire un funzionamento efficiente dei macchinari e dei sistemi. Sono dei dispositivi meccanici che servono per diminuire l’attrito tra due oggetti in movimento. Senza cuscinetti a sfere, il mondo non girerebbe davvero, o almeno, non con la stessa fluidità e efficienza che diamo per scontata.

Li incontriamo ogni giorno nelle nostre vite, che si tratti di andare al lavoro in bicicletta, in treno, in autobus o in auto. Poiché i cuscinetti a sfere si trovano in tutti i mezzi di trasporto, ma anche negli elettrodomestici da cucina, nelle attrezzature per l'allenamento in palestra o al bowling la sera, troviamo cuscinetti a sfere ovunque. Sin dallo sviluppo della macchina a vapore e dall'inizio dell'industrializzazione, i cuscinetti a sfere sono diventati parte integrante della nostra vita quotidiana.

Prima di approfondire i dettagli, è importante notare che tutte le informazioni tecniche dei prodotti si basano su informazioni tratte da fonti ufficiali, che riteniamo affidabili. Tuttavia, anche i documenti ufficiali possono contenere errori o errori di stampa, e la maggior parte dei produttori si riserva il diritto di modificare le caratteristiche dei prodotti o completare le descrizioni senza preavviso. Si consiglia vivamente di utilizzare le informazioni pubblicate come informazioni di base soggette a revisione e di chiarire i parametri importanti con un assistente alla vendita al momento dell'acquisto. Tutti i contenuti inclusi in questo catalogo sono di proprietà intellettuale di www.bricoutensili.com.

Cosa Sono e Come Funzionano i Cuscinetti a Sfera

I cuscinetti a sfera sono dei componenti costituiti da una struttura principale in cui sono uniti due anelli, detti ralle. La struttura è composta da anelli in acciaio che contengono al loro interno delle sfere di acciaio. Queste sfere permettono il movimento rotatorio tra gli anelli, riducendo l'attrito e migliorando l'efficienza del sistema.

Il principio di funzionamento dei cuscinetti a sfera si basa sull'utilizzo di alcune sfere. Gli anelli esterni ed interni sono responsabili di fornire una superficie di rotolamento per le sfere. Le sfere, fatte di acciaio, vetro, plastica o ceramica, sono posizionate tra gli anelli e consentono il movimento rotatorio. La gabbia del cuscinetto a sfere serve a separare gli elementi volventi, sotto forma di sfere, l'uno dall'altro. Se le sfere non fossero separate, si sposterebbero l'una contro l'altra e si surriscalderebbero, il che avrebbe effetti distruttivi ad alte velocità di rotazione e attrito delle sfere.

Leggi anche: Come scegliere e usare la fresa da 6 mm

Durante il funzionamento, il carico viene trasmesso dalle piste alle sfere in una zona di contatto molto piccola, conferendo al sistema una rotazione molto fluida, ma aumentando molto le pressioni di contatto. Di conseguenza, se il cuscinetto è sovraccaricato, le sfere potrebbero deformarsi o schiacciarsi, danneggiando il cuscinetto.

Come Vengono Inserite le Sfere nel Cuscinetto?

Esistono diverse metodologie per inserire le sfere all'interno di un cuscinetto:

1. Metodo delle Intaccature: Nei cuscinetti a sfere a gola profonda conformi alla norma DIN 625, ci sono evidenti intaccature sull'anello interno ed esterno. Spostando gli anelli l'uno verso l'altro fino alla rispettiva cavità, le sfere possono essere facilmente inserite nelle scanalature e poi fissate con la gabbia, che impedisce loro di cadere.
2. Metodo Termico: Per cuscinetti metallici più piccoli o in miniatura, è possibile riscaldare l'anello esterno e raffreddare l'anello interno. Ciò crea uno spazio dove le sfere e le gabbie possono essere facilmente inserite. Una volta che i materiali degli anelli si contraggono o si espandono nuovamente alla temperatura ambiente, il cuscinetto raggiunge le sue dimensioni standard con tutte le sfere al loro posto.

Tipologie di Cuscinetti a Sfera

I cuscinetti a sfera si presentano in diverse configurazioni, ognuna adatta a specifiche esigenze di carico e ambiente operativo.

Cuscinetti Radiali Rigidi a Sfera

Questa tipologia di cuscinetti è caratterizzata da una struttura semplice e può essere composta da una o due corone di sfere. Sono in grado di sostenere un carico radiale e uno assiale lieve, e possono operare anche a velocità elevate.

Cuscinetti Obliqui a Sfere

Per struttura sono differenti da quelli radiali rigidi a sfera, infatti l’anello interno è composto da due piste, mentre quello esterno è dotato di una sola pista sferica. I cuscinetti obliqui a sfere sono composti da specifiche piste di anelli interni ed esterni, spostate l’una rispetto all’altra in direzione dell’asse del cuscinetto. Questa tipologia di cuscinetti in genere viene impiegata in tutte quelle situazioni in cui occorre sostenere carichi combinati, cioè quando i carichi radiali e assiali agiscono insieme.

Leggi anche: Componenti e funzionamento della fresatrice

Cuscinetti a Sfera in Plastica

Oltre alle tradizionali versioni in metallo, esistono cuscinetti a sfere realizzati con materiali polimerici ad alte prestazioni, come i cuscinetti in plastica xiros. L'idoneità di un cuscinetto a sfere in plastica è determinata dai materiali delle due piste e delle sfere.

• Le gabbie dei cuscinetti a sfere in plastica sono perfettamente abbinate ai materiali degli anelli esterni e interni in termini di resistenza chimica e alla temperatura.
• Oltre alle sfere in acciaio inossidabile, vengono utilizzate anche sfere in vetro, plastica o ceramica.
• Le sfere in vetro dovrebbero essere selezionate se l'assenza di metallo e la resistenza chimica sono importanti.
• Le sfere in plastica producono cuscinetti a sfere particolarmente leggeri.
• La versione in acciaio inossidabile è particolarmente conveniente e resistente alla temperatura.

Questi cuscinetti polimerici hanno un gioco radiale intrinseco di circa 0,05-0,15 mm, che contribuisce al loro funzionamento regolare e alla bassa coppia di spunto. Il design aperto li rende anche molto facili da pulire. Anni di lavoro di ricerca nel laboratorio di prova interno hanno portato a numerosi vantaggi per i cuscinetti a sfere in plastica xiros rispetto alle loro controparti in metallo, come elevata resistenza all'usura, distribuzione omogenea del materiale e costi di produzione convenienti.

Applicazioni Principali dei Cuscinetti a Sfera

I cuscinetti a sfera trovano applicazione in una vasta gamma di settori. Nel settore automobilistico sono utilizzati nei motori, nelle trasmissioni e nelle ruote per ridurre l'attrito e migliorare l'efficienza. Sono presenti dentro le sospensioni dell’auto, sul disco dei freni, sul mozzo della ruota, al fine di agevolare e rendere più sicuro il veicolo nei movimenti.

Nel settore industriale, vengono impiegati in macchinari come torni, fresatrici e presse. Ma non solo, li troviamo anche in dispositivi comuni come seghetti alternativi, trapani e smerigliatrici, dove garantiscono la fluidità del movimento delle parti rotanti, riducendo l'usura e aumentando la precisione.

Manutenzione e Sostituzione dei Cuscinetti Usurati

La sostituzione dei cuscinetti a sfera è necessaria quando l'usura raggiunge un livello inaccettabile. Ci si accorge del rumore soprattutto quando nel tragitto da compiere ci sono delle curve oppure la vettura va ad una certa velocità. Infatti, dei cuscinetti usurati peggiorano la tenuta del veicolo e si ha difficoltà nella guida, visto che si verificano vibrazioni anche elevate sia dello sterzo che delle sospensioni.

Leggi anche: tutto sui platorelli per levigatrici orbitali

I cuscinetti vanno sostituiti quando si verificano le seguenti condizioni:

• L'usura causata dal gioco del cuscinetto ha raggiunto un livello inaccettabile, ad esempio quando l'albero si usura.
• La gabbia è usurata e rischia di cadere.
• Gli anelli del cuscinetto a causa di forze di impatto eccessive sono rotti.
• Le gole degli anelli del cuscinetto sono danneggiate.
• Il cuscinetto a sfere è bloccato a causa di inquinamento ruvido.
• Le sfere (ad esempio in vetro) sono rotte.
• È presente emissione di rumore.
• Non è più presente gioco del cuscinetto a causa di depositi sulle sfere.

Per i cuscinetti a sfere in plastica, un blocco dovuto a contaminazione grossolana potrebbe non richiedere sempre la sostituzione; potrebbe essere possibile sciacquare o soffiare il cuscinetto e continuare a utilizzarlo, a condizione che non vi siano danni agli anelli e alle sfere del cuscinetto.

Ogni cliente definisce autonomamente il limite di usura a seconda del campo di applicazione. Per applicazioni che richiedono elevata precisione o accuratezza di posizionamento, gli intervalli di manutenzione dovrebbero essere più brevi. Per gli utenti che utilizzano rulli trasportatori xiros, ad esempio, potrebbe essere applicato un livello di usura più elevato, poiché devono essere eseguite solo semplici operazioni di scorrimento.

Lubrificazione dei Cuscinetti a Sfera

I cuscinetti a sfere in metallo dipendono generalmente dai lubrificanti per il loro corretto funzionamento e per la riduzione dell'attrito. I cuscinetti a sfere in plastica, invece, sono un esempio di come si possa fare a meno della lubrificazione. Grazie ai materiali polimerici autolubrificanti, non necessitano di grasso o olio, offrendo vantaggi in termini di pulizia e manutenzione.

Guarnizioni per Cuscinetti a Sfera: Aperti o Chiusi?

La scelta tra cuscinetti aperti o chiusi dipende dal tipo di cuscinetto e dall'ambiente operativo. Le guarnizioni dei cuscinetti a sfere sono generalmente obbligatorie per la versione metallica, poiché altrimenti la contaminazione può combinarsi con il lubrificante e quindi bloccare il funzionamento del cuscinetto. I cuscinetti a sfere metallici sono disponibili anche in versione aperta, ma questi vengono utilizzati solo molto raramente in ambienti polverosi a causa dei problemi di contaminazione.

La sigillatura dei cuscinetti a sfere metallici si basa sul principio della guarnizione dell'albero. Esistono diverse designazioni di tenuta, valide in tutto il mondo e che compaiono come suffisso dopo la rispettiva dimensione di installazione DIN:

Designazione	Descrizione
Z	Disco di copertura in lamiera monolaterale con guarnizione di tenuta
ZZ/2Z	Disco di copertura in lamiera da entrambi i lati con guarnizione di tenuta
RS	Guarnizione in gomma abrasiva monolaterale
2RS	Guarnizione in gomma abrasiva da entrambi i lati
LLU	Guarnizione in gomma senza contatto, da entrambi i lati
EE	Guarnizione in gomma a contatto da entrambi i lati, abrasiva
RZ	Guarnizione in gomma senza contatto monolaterale
2RZ	Guarnizione in gomma senza contatto da entrambi i lati
LB/LLB	Varie tipologie di guarnizioni in gomma (monolaterale/bilaterale)

Cuscinetti a Sfera in Plastica o Ceramica: Aperti o Chiusi?

Questi due tipi di cuscinetti a sfere sono solitamente disponibili solo come tipi aperti. Il motivo è che non hanno bisogno di essere lubrificati. Il design aperto ha un vantaggio importante con questi materiali: qualsiasi sporcizia che entra può facilmente fuoriuscire di nuovo, o essere lavata via o soffiata via con aria compressa. Ciò rende impossibile ai lubrificanti di accumulare sporcizia. igus® rinuncia quindi all'uso di suffissi per le guarnizioni rispetto alle loro controparti metalliche.

Nel nostro shop online, i clienti possono scegliere tra diverse varianti di disco di copertura per i cuscinetti a sfera in plastica xiros: tipo aperto, disco di copertura unilaterale o tenuta a labirinto bilaterale.

Montaggio dei Cuscinetti a Sfera

Il montaggio dei cuscinetti a sfera richiede attenzione e l'applicazione delle tecniche appropriate per garantire una lunga durata e un funzionamento ottimale, che sia per cuscinetti metallici o plastici.

Montaggio dei Cuscinetti a Sfera in Metallo

Quando si tratta di cuscinetti a sfera in metallo per un cuscinetto fisso o flottante, l'anello esterno e/o l'anello interno sono saldamente collegati all'albero o all'alloggiamento. Il modo più semplice per collegare questo tipo di cuscinetto è tramite forzatura, che richiede determinate tolleranze nelle dimensioni dell'albero e dell'alloggiamento. In generale, si può supporre che l'anello rotante nella sede fissa abbia un cosiddetto accoppiamento sovradimensionato e l'anello fisso nella sede di fissaggio abbia il gioco fino al piantaggio in sede. Se si verifica un impatto sul cuscinetto, sia l'anello rotante che l'anello fisso saranno eseguiti in un accoppiamento saldo. È essenziale un facile montaggio e smontaggio del cuscinetto e impedire all'anello di girare. Inoltre, l'anello interno può anche essere pressato con una bussola di serraggio o bloccato tra un dado o una vite di serraggio.

Nei processi termici, o anche restringimento del cuscinetto a sfera in metallo, il cuscinetto viene solitamente riscaldato a una temperatura fino a 125 °C per induzione. Di conseguenza, l'intero cuscinetto si espande e può essere spinto sull'albero freddo senza problemi. Una volta raffreddato, il cuscinetto a sfera si contrae, garantendo una tenuta estremamente stretta sull'albero.

Montaggio dei Cuscinetti a Sfera in Plastica xiros

La misurazione e il fissaggio dei cuscinetti a sfere in plastica si discostano dalle regole rispetto ai cuscinetti a sfere metallici o ceramici. L'anello esterno dei cuscinetti a sfere in plastica è conico, il che semplifica l'installazione in un alloggiamento adatto (con il lato stretto per primo). Dopo l'inserimento a pressione in un alloggiamento lavorato con una tolleranza H7, il gioco del cuscinetto si riduce.

Le tolleranze per i diametri interno ed esterno dipendono dalle dimensioni di installazione, spesso sono circa ±0,05 mm rispetto alla dimensione nominale. Gli anelli del cuscinetto sono solitamente stampati a iniezione e hanno una certa ovalizzazione per natura. Per questo motivo, il calibro viene utilizzato per misurare a 90° rispetto al punto di stampaggio a iniezione (se presente) su tutta la larghezza del cuscinetto. Le dimensioni e le tolleranze sono progettate in modo tale da soddisfare un facile accoppiamento a pressione a mano quando si utilizza un supporto H7 e un albero h6.

Si consiglia un ulteriore perno di posizionamento utilizzando un anello elastico (albero) e un anello elastico (alloggiamento) per impedire lo spostamento assiale. Ecco i passaggi consigliati per il montaggio:

1. Preparare l'alloggiamento con tolleranza H7.
2. Orientare il cuscinetto con il lato anteriore (sfere visibili) per primo.
3. Premere il cuscinetto a sfere con il lato anteriore nell'alloggiamento.
4. Montare l'albero (tolleranza h6) con smusso.
5. Prevedere un perno di centraggio.

Noi di UMBRAGROUP da oltre cinquant'anni siamo un punto di riferimento per la fornitura di cuscinetti a sfere sia standard che personalizzati in base alle specifiche esigenze del processo. Il nostro team dedicato è in grado di fornire totale supporto sia sul prodotto che sull’applicazione del cuscinetto.

tags: #cuscinetto #a #sfera #seghetto #alternativo