Cuscinetti volventi

Un cuscinetto volvente è un elemento di macchina che guida componenti in movimento come alberi, assi o tavole rotanti e trasmette le forze che si generano alla struttura circostante. Tra due piste di rotolamento rotolano elementi rotanti, cioè sfere o rulli. Poiché rotolano invece di strisciare, l’attrito rimane basso, anche all’avvio da fermo. È questo che distingue fondamentalmente il cuscinetto volvente dal cuscinetto a strisciamento, nel quale due superfici scorrono l’una sull’altra.

Questa pagina offre una panoramica dei tipi di cuscinetti volventi, dei criteri di scelta e delle esecuzioni che Franke sviluppa e produce.

Struttura di un cuscinetto volvente

Un cuscinetto volvente classico è composto da anello interno, anello esterno, elementi rotanti e gabbia. Negli anelli sono ricavate le piste di rotolamento sulle quali rotolano gli elementi rotanti. La gabbia mantiene gli elementi rotanti distanziati ed evita che sfreghino l’uno contro l’altro. A seconda dell’esecuzione si aggiungono guarnizioni che trattengono il lubrificante nel cuscinetto e tengono lontano lo sporco.

Nel cuscinetto a filo Franke gli anelli massicci vengono eliminati: gli elementi rotanti scorrono su fili d’acciaio temprato inseriti nella struttura circostante. Il sistema di supporto diventa così parte della costruzione.

Tipi di cuscinetti volventi

I cuscinetti volventi possono essere classificati secondo tre caratteristiche: la forma degli elementi rotanti, la direzione principale del carico e la costruzione. Nella pratica questi gruppi si sovrappongono. Un cuscinetto a contatto obliquo, ad esempio, è un cuscinetto a sfere che assorbe contemporaneamente forze radiali e assiali.

Per elemento rotante: cuscinetti a sfere e cuscinetti a rulli

I cuscinetti a sfere utilizzano sfere come elementi rotanti. Il contatto puntiforme con la pista di rotolamento garantisce un attrito ridotto e consente elevate velocità di rotazione. Il cuscinetto a sfere è il tipo di cuscinetto volvente più diffuso.

I cuscinetti a rulli utilizzano rulli. Il contatto lineare distribuisce il carico su una superficie maggiore, per questo i cuscinetti a rulli di pari dimensioni sopportano carichi più elevati. A seconda della forma dei rulli si distinguono cuscinetti a rulli cilindrici, cuscinetti a rulli conici, cuscinetti a rulli a botte e cuscinetti a rullini.

Per direzione del carico: cuscinetti radiali, assiali e a contatto obliquo

I cuscinetti radiali assorbono principalmente forze perpendicolari all’asse di rotazione; un esempio tipico è il cuscinetto radiale a sfere. I cuscinetti assiali sono progettati per forze in direzione dell’asse di rotazione. In mezzo si collocano i cuscinetti con angolo di contatto come il cuscinetto a contatto obliquo, che assorbe carichi combinati.

Per i sistemi di supporto che devono assorbire contemporaneamente forze radiali, forze assiali in entrambe le direzioni e momenti di ribaltamento sono adatti il cuscinetto a quattro punti di contatto con una corona di sfere oppure i cuscinetti con rulli incrociati. In molte applicazioni entrambe le esecuzioni sostituiscono una combinazione di due cuscinetti volventi.

Per costruzione: cuscinetti sottili, cuscinetti di grandi dimensioni e cuscinetti a filo

I cuscinetti sottili hanno una sezione molto piccola rispetto al diametro e sono adatti a spazi di montaggio ridotti e a grandi alberi cavi. I cuscinetti di grandi dimensioni e le ralle sono unità pronte per il montaggio di grande diametro, spesso con fori di fissaggio e dentatura. Il cuscinetto a filo è una costruzione a sé, nella quale le piste di rotolamento sono costituite da fili.

Tipi di cuscinetti volventi a confronto

Scegliere il cuscinetto volvente adatto

Quale cuscinetto volvente sia adatto a un’applicazione dipende da diversi fattori che si influenzano a vicenda:

• Carico: entità e direzione delle forze, momenti di ribaltamento, urti e vibrazioni.
• Velocità di rotazione e dinamica: le alte velocità favoriscono le sfere, i carichi elevati a velocità moderate i rulli.
• Precisione e rigidezza: precisione di rotazione, gioco o precarico e deformazione ammissibile sotto carico. Maggiori informazioni in tolleranze dei cuscinetti.
• Spazio di montaggio e peso: sezione disponibile, diametro e requisiti di peso, ad esempio nella robotica o nell’aeronautica.
• Ambiente: temperatura, sporcizia, umidità, vuoto o campi magnetici. Qui sono decisivi materiale, guarnizione e lubrificazione.
• Manutenzione e vita utile: intervalli di lubrificazione, accessibilità e durata di funzionamento richiesta.

Cuscinetto volvente standard o personalizzato?

Per molte applicazioni è sufficiente un cuscinetto volvente normalizzato da catalogo. Ma non appena lo spazio di montaggio è limitato, il diametro diventa grande, il peso conta o sono richiesti materiali particolari, i prodotti a catalogo raggiungono i loro limiti. La costruzione viene allora realizzata intorno al cuscinetto invece del contrario.

Un cuscinetto volvente personalizzato, invece, viene adattato all’applicazione: diametro, sezione, materiale della struttura circostante, elementi rotanti e resistenza alla coppia. Franke sviluppa e produce questi cuscinetti nel suo programma personalizzato.

Cuscinetti volventi Franke: esecuzioni e linee di prodotto

La base di tutti i cuscinetti volventi Franke è il principio del cuscinetto a filo. Gli anelli di rotolamento in acciaio per molle temprato assorbono urti e vibrazioni e compensano leggere deformazioni della struttura circostante, ad esempio dovute a variazioni di temperatura. Il cuscinetto funziona senza gioco e la resistenza alla coppia è regolabile. Poiché la struttura circostante può essere progettata liberamente, il peso e lo spazio di montaggio del prodotto complessivo si riducono notevolmente.

Cuscinetti a filo da integrare

• Tipo LEL: cuscinetto a sfere con piste di rotolamento rettificate per la massima silenziosità di funzionamento e precisione, diametro da 70 a 150 mm
• Tipo LER: cuscinetto a sfere economico con piste di rotolamento profilate per velocità di rotazione e precisioni medie, diametro da 40 a 150 mm
• Tipo LEW: cuscinetto a rulli con rulli disposti a croce per elevata rigidezza e carichi di momento, diametro da 150 a 400 mm
• Tipo LSA: cuscinetto sottile con spessore di parete ridotto per spazi di montaggio limitati, diametro interno da 3 a 15 pollici

Ralle pronte per il montaggio

• Tipo LVA e Tipo LVB: esecuzione in acciaio per carichi radiali, assiali e combinati, LVB con capacità di carico più elevata, diametro da 100 a 1.800 mm
• Tipo LVC: cuscinetto a contatto obliquo a due corone in acciaio per elevati carichi assiali, diametro da 100 a 1.800 mm
• Tipo LVD: esecuzione in acciaio con dentatura esterna per azionamento motorizzato, diametro da 100 a 1.800 mm
• Tipo LVE: esecuzione in alluminio con dentatura per cinghia dentata, struttura leggera, diametro da 100 a 1.800 mm
• Tipo LVG: cuscinetto a rulli obliqui a due corone in alluminio con elevata capacità di momento, diametro da 200 a 400 mm
• Tipo LVW: cuscinetto a rulli in alluminio anodizzato con rulli disposti a croce, diametro da 200 a 500 mm

Tavole rotanti e azionamenti diretti

• Tipo LTA e Tipo LTB: tavole rotanti con riduttore a vite senza fine
• Tipo LTD: azionamento diretto senza gioco con motore torque senza riduttore, per la massima dinamica e precisione di posizionamento

Tutti i prodotti in sintesi: panoramica prodotti cuscinetti

Campi di impiego dei cuscinetti volventi

I cuscinetti volventi Franke sono impiegati, tra l’altro, nell’ingegneria meccanica, nella robotica e nella manipolazione, nell’automazione e nella produzione di semiconduttori, nella tecnica di misura e di prova, nella costruzione di apparecchi e dispositivi, nelle macchine per l’imballaggio, nell’intralogistica, nel settore automobilistico, nella produzione di energia, nella tecnica di sicurezza e nelle macchine tessili. Nella tecnologia medica gli azionamenti diretti Franke funzionano nei tomografi computerizzati di produttori noti. Esempi e requisiti dei singoli settori sono illustrati nella panoramica applicazioni dei cuscinetti.

Domande frequenti sui cuscinetti volventi

Quali tipi di cuscinetti volventi esistono?

I cuscinetti volventi si classificano in base alla forma degli elementi rotanti in cuscinetti a sfere e cuscinetti a rulli, in base alla direzione del carico in cuscinetti radiali, assiali e a contatto obliquo e in base alla costruzione ad esempio in cuscinetti sottili, cuscinetti di grandi dimensioni e cuscinetti a filo. Tra i tipi più noti figurano i cuscinetti radiali rigidi a sfere, i cuscinetti a contatto obliquo, i cuscinetti a quattro punti di contatto, i cuscinetti a rulli cilindrici, i cuscinetti a rulli conici e i cuscinetti a rullini.

Qual è la differenza tra cuscinetto radiale e cuscinetto assiale?

Un cuscinetto radiale assorbe principalmente forze che agiscono perpendicolarmente all’asse di rotazione, ad esempio il peso di un albero. Un cuscinetto assiale è progettato per forze in direzione dell’asse di rotazione. I cuscinetti a contatto obliquo e i cuscinetti a quattro punti di contatto assorbono entrambe le direzioni di forza.

Che cos’è un cuscinetto a filo?

In un cuscinetto a filo gli elementi rotanti non scorrono su anelli massicci, ma su fili d’acciaio temprato inseriti nella struttura circostante. Il sistema di supporto diventa così parte della costruzione, con un risparmio di spazio di montaggio e di peso. Il principio è stato sviluppato da Erich Franke.

Come si sceglie il cuscinetto volvente adatto?

Sono decisivi entità e direzione del carico, velocità di rotazione, precisione e rigidezza richieste, spazio di montaggio disponibile, peso e condizioni ambientali come temperatura o sporcizia. In caso di requisiti particolari conviene rivolgersi a un produttore come Franke.

Quando conviene un cuscinetto volvente personalizzato?

Ogni volta che un cuscinetto standard non soddisfa i requisiti di spazio di montaggio, peso, diametro o materiale. Un cuscinetto volvente personalizzato viene adattato alla costruzione, invece di adattare la costruzione al cuscinetto.

Altri termini nel glossario Franke: Cuscinetto a sfere | Cuscinetto a rulli | Cuscinetto a filo | Cuscinetti personalizzati

Maggiori informazioni sui cuscinetti volventi Franke: Panoramica prodotti cuscinetti | Il principio Franke | Programma personalizzato