Cuscinetto

Cuscinetto

Organo di collegamento usato per ridurre l'attrito fra due parti meccaniche a contatto, una delle quali in movimento rispetto all'altra, fissa, detta supporto. Solitamente il supporto deve permettere alla parte mobile il solo movimento di rotazione, impedendo qualsiasi scorrimento laterale. I tipi di cuscinetto più comuni sono quelli utilizzati nei supporti rigidi di alberi rotanti, dove l'attrito è particolarmente elevato.

I cuscinetti possono essere del tipo a strisciamento, come i cuscinetti a manicotto, o del tipo a rotolamento, come i cuscinetti a sfere o a rulli.

I cuscinetti a strisciamento hanno una struttura più semplice, ma un funzionamento più complesso di quelli a sfera. Gli alberi rotanti sono realizzati generalmente in acciaio: dunque è imperativo che i cuscinetti a manicotto non siano costruiti nel medesimo materiale. Infatti, se ciò accadesse, il calore generato per attrito fra le due superfici, specialmente in condizioni di scarsa lubrificazione, aumenterebbe la temperatura di entrambi in eguale misura, e farebbe dilatare i due corpi fino al 'grippaggio', ovvero fino al punto di impedimento totale del movimento, con grave danno per le parti meccaniche. Dunque generalmente i manicotti sono fatti, o rivestiti internamente, di bronzo, ottone o lega antifrizione; ciò anche per altre importanti ragioni: innanzitutto il bronzo (da cui il nome bronzina usato comunemente per tutti i cuscinetti di questo tipo), l'ottone e le leghe antifrizione hanno la caratteristica di essere più 'scivolosi' dell'acciaio, e quindi generano un attrito minore; in secondo luogo questi metalli hanno un punto di fusione relativamente basso, e dunque l'eccesso di calore prodotto dall'attrito, in caso di carente lubrificazione, ne provoca la fusione senza 'grippaggio' e quindi senza danni eccessivi per l'albero. I cuscinetti a manicotto solitamente sono lubrificati a pressione attraverso fori passanti, e spesso la superficie portante del manicotto è scanalata in modo che l'olio si distribuisca uniformemente.

Il gioco, ovvero la differenza tra il diametro della zona dell'albero supportata e quello del manicotto, è nominalmente un centesimo del diametro dell'albero. Quando l'albero è in rotazione, lo spazio corrispondente al gioco viene colmato da un velo sottilissimo di olio lubrificante e le due parti non sono mai in effettivo contatto. A velocità molto basse, la continuità dello strato d'olio può interrompersi, e in tal caso i due pezzi entrano in contatto. Per questa ragione, l'attrito è più elevato quando la macchina viene messa in moto e il cuscinetto può fondere se durante questa fase viene sottoposto a forti sollecitazioni.

I cuscinetti a rotolamento, invece, sono caratterizzati da un basso attrito iniziale, che si mantiene sempre inferiore a quello dei cuscinetti a strisciamento, poiché l'attrito volvente di sfere e rulli in rotolamento è comunque vantaggioso rispetto all'attrito radente di due superfici striscianti. Nei cuscinetti a sfere, un determinato numero di sfere ruota liberamente tra un anello interno, fissato rigidamente all'albero rotante, e un anello esterno, fissato rigidamente al supporto. Sfere e anelli sono realizzati in acciaio legato temprato; le sfere generalmente sono chiuse in una gabbia che le confina in piccole aree separate, impedendo che sfreghino una contro l'altra. Il cuscinetto viene lubrificato con olio o grasso.

Il medesimo principio è utilizzato per realizzare i cuscinetti a rulli, con la differenza che le sfere sono sostituite da piccoli cilindri di acciaio. Quando i rulli sono lunghi e molto sottili, il cuscinetto è più propriamente detto ad aghi. Un normale cuscinetto a rulli generalmente ha venti rulli lunghi il doppio del diametro, mentre un cuscinetto ad aghi può contenerne anche cento, lunghi dieci volte il loro diametro. I cuscinetti ad aghi sono particolarmente utili quando lo spazio è limitato.