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Tipologie di cuscinetto ruota

Struttura e funzionamento dei cuscinetti a rotolamento

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I cuscinetti a rotolamento, definizione generica di tutti i cuscinetti che contengono elementi volventi, sono presenti sul mercato in molti modelli. Fondamentalmente, la loro struttura è simile perché prevede due anelli con piste integrate.

Gli elementi volventi sono situati tra gli anelli, che ruotano nelle piste. Possono essere sfere, o avere forma cilindrica, ad aghi o rullini, conica, a botte. Una gabbia consente agli elementi volventi di rimanere in posizione.

Tipi di cuscinetti

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Ogni tipo di cuscinetto possiede proprietà peculiari che lo rendono ideale per applicazioni particolari. Tuttavia, è difficile stabilire regole generali su come scegliere un tipo di cuscinetto piuttosto che un altro perché spesso bisogna tener conto di diversi aspetti. Ad esempio, oltre che le forze esercitate, bisogna valutare la velocità, la temperatura, la lubrificazione, le vibrazioni, l’installazione e la manutenzione. Qui sopra sono illustrati in modo schematico i principali tipi di cuscinetti. Il nome di ciascun tipo è determinato dalla forma ed eventualmente dalla posizione degli elementi volventi.

La progettazione dei cuscinetti a sfere

I veicoli sono sottoposti sia a forze radiali, sia a forze assiali. I cuscinetti ruota devono perciò essere progettati per sopportare entrambe. Per questa ragione risultano particolarmente adatti i cuscinetti a sfere a contatto obliquo. Nei casi in cui siano presenti elevati carichi assiali, spesso sono utilizzati i cuscinetti a rulli conici.

Angolo di pressione

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In sostanza, ciascun elemento volvente di un cuscinetto a un certo punto viene a contatto con la pista interna ed esterna. La linea di collegamento del punto di contatto corre perpendicolare alle piste e passa per il centro della sfera. Gli sforzi esterni vengono trasferiti da una sfera del cuscinetto all’altra nella direzione di queste linee. È ciò che si chiama la linea di pressione del cuscinetto. L’angolo di pressione formato dalla linea di pressione e dal piano radiale, così come la spaziatura delle file degli elementi volventi, determina l’entità del carico che il cuscinetto è in grado di sopportare.

Base di supporto

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Allungando le linee di pressione di ciascun elemento rotante fino all’asse del cuscinetto, queste si incontrano in due punti. La distanza tra i due punti è definita base di supporto. Più lunga è la base di supporto, più efficacemente possono essere assorbite le forze assiali che si manifestano in curva.

Vantaggi e svantaggi dei cuscinetti a sfere e a rulli conici

La scelta di utilizzare i cuscinetti a sfere piuttosto che a rulli conici nei cuscinetti ruota dipende dalle proprietà dei due tipi. Quelli a sfere sono generalmente impiegate nelle autovetture. Quelli a rulli conici, soprattutto grazie alla loro capacità di assorbire elevate forze radiali, sono particolarmente adatti ai veicoli commerciali.

Cuscinetto a rulli conici

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Vantaggi:
• Riesce a sopportare carichi elevati grazie all’ampia superficie di contatto degli elementi volventi nelle gabbie

Svantaggi:
• Non è adatto alle alte velocità
• Surriscaldamento dovuto all’ampia superficie di contatto

Cuscinetto a sfere

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Vantaggi:
• È adatto alle alte velocità • Basso attrito grazie alla ridotta area di contatto degli elementi volventi nelle gabbie

Svantaggi:
• Elevata superficie di pressione (il carico è concentrato nella piccola area di contatto delle sfere)