Un agitatore funziona da decenni con una bronzina sull’albero. Durante la revisione qualcuno propone di passare a un cuscinetto a sfere: «È più moderno e dura di più.» Qualche settimana dopo il supporto comincia a ronzare e la nuova soluzione si guasta prima della vecchia bronzina.
Succede anche il contrario. Una macchina riceve una boccola a strisciamento dove il progettista aveva previsto un cuscinetto volvente, perché quel cuscinetto volvente al momento non è disponibile. La boccola scalda, perché la lubrificazione non è mai stata dimensionata per un contatto strisciante.
Cuscinetti a strisciamento e cuscinetti volventi svolgono lo stesso compito: guidano un albero e trasmettono forze. Lo fanno però secondo principi completamente diversi. Questo articolo spiega la differenza, mostra vantaggi e limiti di entrambe le tipologie e La aiuta a prendere la decisione giusta al momento della sostituzione.
Il principio di base: strisciamento contro rotolamento
Nel Cuscinetto a strisciamento l’albero scorre direttamente in un semicuscinetto o in una boccola. Tra le due superfici, nel caso ideale, si forma un film lubrificante portante di olio o grasso. Nei cuscinetti a strisciamento autolubrificanti questo compito è svolto da un materiale con proprietà di scorrimento, ad esempio uno strato di PTFE o un metallo sinterizzato impregnato d’olio.
Nel I cuscinetti volventi i corpi volventi rotolano tra un anello interno e un anello esterno. Al posto dell’attrito radente si genera soprattutto attrito volvente, nettamente inferiore. Una gabbia mantiene distanziati i corpi volventi. Il cuscinetto volvente più noto è il cuscinetto a sfere; accanto a questo esistono numerosi cuscinetti a rulli.
Da questa differenza discende quasi tutto il resto: il comportamento all’avviamento, la sensibilità agli urti e allo sporco, l’ingombro e il modo in cui i cuscinetti si usurano.
Cuscinetti volventi: panoramica dei tipi
I cuscinetti volventi sono ampiamente normalizzati. Le dimensioni d’ingombro dei cuscinetti radiali sono definite dalla ISO 15, il calcolo della durata nominale dalla ISO 281. Per questo i cuscinetti volventi di produttori diversi con la stessa sigla sono di norma intercambiabili. I principali tipi di cuscinetti volventi:
- Cuscinetto radiale rigido a sfere: il tuttofare per carichi radiali medi e carichi assiali limitati, velocità elevate, basso attrito. Tipico di motori elettrici, pompe e ventilatori.
- Cuscinetto a sfere a contatto obliquo: sopporta carichi combinati radiali e assiali, spesso montato a coppie, ad esempio nei mandrini.
- Cuscinetto a rulli cilindrici: elevata capacità di carico radiale, a seconda della versione come cuscinetto libero con possibilità di spostamento assiale.
- Cuscinetto a rulli conici: per carichi combinati elevati, tipico dei mozzi ruota e dei riduttori, montato in opposizione con un altro cuscinetto.
- Cuscinetto orientabile a rulli: elevata capacità di carico e autoallineante, compensa gli errori di allineamento. Diffuso in trasportatori, frantoi e ventilatori.
- Cuscinetto a rullini: molto sottile, per ingombri radiali ridotti.
- Cuscinetto assiale: per carichi puramente assiali, in versione a sfere o a rulli.
Cuscinetti a strisciamento: tipologie e materiali
I cuscinetti a strisciamento sono meno uniformi dei cuscinetti volventi. Più spesso vengono progettati per la singola macchina. A grandi linee si distinguono tre gruppi.
I cuscinetti a strisciamento idrodinamici
L’albero in rotazione trascina l’olio in un meato a cuneo e genera così da solo una pressione portante. Oltre una certa velocità l’albero galleggia sul film d’olio e le superfici non si toccano più. All’avviamento e all’arresto si ha invece attrito misto con usura. Questi cuscinetti si trovano in grandi turbine, generatori, compressori e motori elettrici pesanti.
Cuscinetti a strisciamento idrostatici
Una pompa esterna invia olio in pressione nel cuscinetto. L’albero galleggia così già da fermo. È una soluzione onerosa, ma sensata per supporti molto lenti, molto caricati o di alta precisione, ad esempio in grandi macchine utensili o telescopi.
Cuscinetti a strisciamento a bassa manutenzione e autolubrificanti
È il gruppo che incontrerà più spesso in manutenzione: boccole in bronzo, bronzo sinterizzato, materiale plastico o materiali compositi con strato di scorrimento. Si trovano in snodi, cerniere, leve, rulli, pompe lubrificate dal fluido e in molti meccanismi a bassa velocità. Materiali classici per cuscinetti lubrificati sono inoltre il metallo bianco su guscio di supporto in acciaio e l’ottone.
Cuscinetto a strisciamento o volvente: le differenze in tabella
| Criterio | Cuscinetto a strisciamento | I cuscinetti volventi |
|---|---|---|
| Attrito all’avviamento | alto (attrito misto), tranne negli idrostatici | basso |
| Urti e vibrazioni | buono, il film lubrificante smorza | sensibile, rischio di impronte sulle piste |
| Ingombro radiale | ridotto, spesso solo una boccola sottile | maggiore per anelli e corpi volventi |
| Rumorosità | molto silenzioso | rumore di funzionamento udibile, aumenta con l’usura |
| Lubrificazione | critica, alimentazione d’olio spesso complessa | per lo più semplice, spesso a grasso o lubrificato a vita |
| Contaminazione | tollerante a seconda del materiale | sensibile alle particelle |
| Normazione e intercambiabilità | piuttosto specifico della macchina | ampiamente normalizzato, intercambiabile tra produttori |
| Durata | in regime di attrito fluido teoricamente molto lunga, altrimenti usura | durata a fatica calcolabile secondo ISO 281 |
| Versione divisa | facilmente realizzabile, montaggio senza smontare l’albero | solo in esecuzioni speciali |
Cuscinetto a strisciamento: vantaggi e limiti
I principali vantaggi del cuscinetto a strisciamento emergono proprio dove i cuscinetti volventi arrivano al limite:
- Smorzamento: il film lubrificante assorbe urti e vibrazioni. Per questo presse, frantoi e manovellismi pesanti puntano spesso sui cuscinetti a strisciamento.
- Ingombro compatto: una boccola richiede radialmente solo pochi millimetri.
- Silenziosità: non ci sono corpi volventi che rotolano, quindi quasi nessun rumore di funzionamento.
- Cuscinetti divisi: sugli alberi di grandi dimensioni il semicuscinetto si sostituisce senza smontare l’albero.
- Robusti con movimenti oscillanti lenti: in snodi e assi di brandeggio i cuscinetti volventi soffrono di falso brinellamento, i cuscinetti a strisciamento lo sopportano bene.
I limiti: all’avviamento si ha usura finché non si è formato il film lubrificante. Se viene a mancare l’alimentazione d’olio, un cuscinetto idrodinamico può grippare in breve tempo. Inoltre i cuscinetti a strisciamento hanno di solito un gioco maggiore. Per guide d’albero molto precise sono adatti solo in esecuzioni speciali.
Cuscinetto volvente: vantaggi e limiti
Nella maggior parte delle macchine i cuscinetti volventi sono lo standard, e per buone ragioni:
- Basso attrito anche all’avviamento, ideale per avviamenti e arresti frequenti.
- Lubrificazione semplice, spesso a grasso; molti cuscinetti sono schermati e lubrificati a vita.
- Dimensioni normalizzate: un cuscinetto radiale rigido a sfere 6205 ha presso ogni produttore foro da 25 mm, diametro esterno di 52 mm e larghezza di 15 mm.
- Calcolabile: la durata nominale si stima secondo la ISO 281 a partire da carico e velocità.
- Guida precisa con gioco ridotto o addirittura precarico.
I limiti: i cuscinetti volventi sono sensibili a urti, contaminazione, disallineamenti e montaggio errato. La loro durata è limitata dalla fatica del materiale. Con diametri d’albero grandi diventano pesanti e ingombranti in senso radiale. Come si annuncia un danno incipiente lo trova nel nostro articolo Cuscinetto danneggiato? 7 segnali da riconoscere in tempo.
Quale cuscinetto e quando? Casi d’impiego tipici
Una regola pratica semplice non esiste. Questo orientamento però aiuta nella pratica:
- I cuscinetti volventi sono adatti a motori elettrici, pompe, ventilatori, riduttori, mandrini e rulli trasportatori, cioè ovunque ci siano carichi medi, velocità variabili e avviamenti frequenti.
- I cuscinetti a strisciamento idrodinamici sono adatti ad alberi grandi, veloci e in funzionamento continuo con alimentazione d’olio stabile, ad esempio turbine, grandi compressori e grandi generatori.
- Le boccole autolubrificanti sono adatte a snodi, leve, assi di brandeggio, guide e rulli a bassa velocità, soprattutto in presenza di sporco, umidità o dove non è possibile lubrificare.
- I cuscinetti a strisciamento lubrificati dal fluido sono adatti a pompe in cui è lo stesso fluido pompato a lubrificare, ad esempio pompe a rotore immerso o a trascinamento magnetico.
Esempio: il rullo trasportatore in zona umida
Un rullo trasportatore in una zona di lavaggio si guasta ripetutamente perché, nonostante la tenuta, l’acqua penetra nel cuscinetto volvente e corrode le piste. Una boccola in materiale plastico sopporta l’acqua molto meglio. Se il passaggio sia adatto dipende però da carico, velocità e materiale dell’albero. Questa verifica spetta all’ufficio tecnico o al produttore.
Cambiare tipologia? Prima verificare, poi sostituire
Passare dal cuscinetto a strisciamento a quello volvente o viceversa non è una semplice sostituzione, ma una modifica progettuale. Prima del cambio vanno chiariti questi punti:
- Ingombro: un cuscinetto volvente entra davvero nel foro senza modificare alloggiamento o albero?
- Albero: i cuscinetti a strisciamento richiedono una superficie d’albero dura e rettificata fine. I cuscinetti volventi richiedono sedi adeguate con tolleranza definita.
- Carichi e urti: il nuovo cuscinetto regge i carichi di picco, non solo il carico nominale?
- Lubrificazione: la lubrificazione esistente è adatta al nuovo principio o va modificata?
- Guida assiale: dove viene bloccato assialmente l’albero, e serve un cuscinetto libero?
- Documentazione: la modifica è approvata e riportata nel disegno e nell’elenco ricambi?
Chi non sa rispondere con certezza a queste domande farà meglio a restare, nella sostituzione, alla tipologia originale.
Cosa indicare per la sostituzione
Per i cuscinetti volventi
- sigla completa del cuscinetto con tutti i suffissi, ad esempio per tenuta (2RS, 2Z), gioco interno (C3) o materiale della gabbia
- produttore, se noto, e foto della marcatura sull’anello
- se la sigla è illeggibile: foro, diametro esterno e larghezza in mm
- condizioni d’impiego come temperatura, velocità o ambiente, se si sospetta un’esecuzione speciale
Per i cuscinetti a strisciamento
- diametro interno, diametro esterno e larghezza; per le boccole flangiate anche diametro e spessore della flangia
- materiale, se noto, oppure una foto della superficie di scorrimento
- scanalature di lubrificazione, fori di lubrificazione e taglio nelle boccole rullate
- controparte, cioè materiale e finitura superficiale dell’albero
- numero di disegno o codice ricambio della macchina, se disponibile
Proprio per i cuscinetti a strisciamento il codice ricambio della documentazione della macchina spesso aiuta più di qualsiasi quota, perché lì sono definiti accoppiamento e materiale. Una panoramica completa la trova nella nostra checklist per la richiesta di ricambi.
Quando il cuscinetto è difficile da trovare
I cuscinetti volventi standard sono di solito ben disponibili. Diventa difficile con esecuzioni speciali, cuscinetti con suffissi insoliti, macchine datate e boccole a strisciamento specifiche della macchina. KTB Europe è un’azienda familiare di Amburgo e dal 1976 procura in tutto il mondo ricambi di tutte le marche. Può inviarci la sigla del cuscinetto, una foto della targhetta identificativa della macchina o una descrizione con le misure. Se il pezzo originale è fuori produzione, cerchiamo alternative adatte.
Maggiori informazioni nella nostra pagina sugli acquisti MRO e ai componenti fuori produzione. Può inviare la Sua richiesta direttamente dalla pagina dei contatti .
Conclusione
Cuscinetti a strisciamento e cuscinetti volventi non sono concorrenti, ma strumenti per compiti diversi. I cuscinetti volventi si distinguono per il basso attrito all’avviamento, la normazione e la lubrificazione semplice. I cuscinetti a strisciamento esprimono i loro punti di forza con urti, poco spazio, alberi grandi e ambienti difficili. Nella sostituzione vale la regola: stessa tipologia, sigla completa, misure accurate. Un cambio di principio è una decisione progettuale e va verificato e documentato.
Domande frequenti
Qual è la differenza principale tra cuscinetto a strisciamento e cuscinetto volvente?
Nel cuscinetto a strisciamento l’albero scorre su un film lubrificante o su uno strato di scorrimento all’interno di una boccola. Nel cuscinetto volvente sfere o rulli rotolano tra due anelli. Ne derivano punti di forza diversi: i cuscinetti volventi hanno poco attrito all’avviamento, i cuscinetti a strisciamento smorzano gli urti e richiedono meno spazio.
Quali vantaggi ha un cuscinetto a strisciamento?
I cuscinetti a strisciamento smorzano urti e vibrazioni, sono molto silenziosi e compatti in senso radiale. I cuscinetti a strisciamento di grandi dimensioni si possono realizzare divisi e sostituire senza smontare l’albero. Le boccole autolubrificanti, inoltre, sopportano spesso meglio dei cuscinetti volventi sporco, umidità e lenti movimenti oscillanti.
Quali tipi di cuscinetti volventi esistono?
I tipi principali sono cuscinetti radiali rigidi a sfere, cuscinetti a sfere a contatto obliquo, cuscinetti a rulli cilindrici, cuscinetti a rulli conici, cuscinetti orientabili a rulli, cuscinetti a rullini e cuscinetti assiali. Si distinguono soprattutto per i carichi che sopportano, per l’ingombro e per la capacità di compensare i disallineamenti.
Posso semplicemente sostituire un cuscinetto a strisciamento con un cuscinetto a sfere?
Solo dopo una verifica tecnica. Un cambio di tipologia riguarda ingombro, sede dell’albero, lubrificazione, guida assiale e comportamento agli urti. È quindi una modifica progettuale che va approvata e documentata. Nel dubbio, nella sostituzione resti alla tipologia originale.
Quali dati servono a un fornitore per una boccola a strisciamento?
Sono importanti diametro interno ed esterno, larghezza e, per le boccole flangiate, le misure della flangia. A questi si aggiungono materiale, scanalature o fori di lubrificazione e il materiale dell’albero. Particolarmente utile è il codice ricambio della documentazione della macchina, perché lì sono definiti accoppiamento e materiale.