La scelta della giusta velocità del cuscinetto è fondamentale
Nella progettazione meccanica, la "velocità massima" dei cuscinetti è un parametro spesso trascurato ma cruciale. Si riferisce alla massima velocità di rotazione alla quale un cuscinetto può funzionare in modo sicuro e stabile in specifiche condizioni di lubrificazione e installazione. Una volta che la velocità di esercizio effettiva supera questa soglia, l'attrito interno del cuscinetto aumenta bruscamente, causando sbalzi di temperatura, problemi di lubrificazione e persino usura o inceppamenti precoci, riducendone seriamente la durata utile.
Per garantire un funzionamento affidabile a lungo termine dell'attrezzatura, nella pratica ingegneristica si raccomanda generalmente che la velocità operativa effettiva non superi il 75% della velocità massima. Questo margine di sicurezza può efficacemente evitare rischi causati da fluttuazioni delle condizioni di lavoro o errori di assemblaggio.
La velocità massima dei cuscinetti con diverse tipologie strutturali varia in modo significativo. Prendiamo ad esempio le tipologie più comuni: cuscinetti radiali a sfere: struttura semplice, basso attrito, adatti per operazioni ad alta velocità; alcuni modelli possono raggiungere una velocità massima di 26.000 giri al minuto, il che li rende la scelta preferita per applicazioni ad alta velocità. Cuscinetti a sfere a contatto obliquo: possono sopportare carichi assiali tramite pretensionamento e hanno capacità di alta velocità, comunemente utilizzati in applicazioni di precisione ad alta velocità come i mandrini delle macchine utensili. Cuscinetti a rulli conici: sebbene abbiano un'elevata capacità di carico, la loro velocità massima è solitamente significativamente inferiore a quella dei cuscinetti a sfere a causa dell'ampia area di contatto tra i corpi volventi e la pista di rotolamento, nonché dell'elevato attrito. Cuscinetti assiali a sfere: progettati specificamente per resistere alle forze assiali, ma difficilmente possono sopportare carichi radiali e hanno prestazioni di velocità ridotte, con velocità limite generalmente basse.
Ad esempio, una ventola è stata fermata per manutenzione a causa dell'uso improprio di cuscinetti a rulli conici a bassa velocità in sostituzione dei cuscinetti a sfere a gola profonda ad alta velocità originariamente progettati. In caso di funzionamento a velocità eccessiva continua, si sono verificati forti aumenti di temperatura e rumorosità nel giro di poche settimane. Ciò dimostra chiaramente che ignorare l'adattamento alla velocità massima equivale a nascondere potenziali guasti.
Pertanto, nella fase di selezione, gli ingegneri dovrebbero considerare il tipo di carico, i requisiti di velocità e il metodo di lubrificazione, fare riferimento a dati autorevoli (come il tachimetro limite nel manuale standard) e scegliere scientificamente il tipo di cuscinetto più adatto, anziché concentrarsi solo sulla capacità di carico o sul costo.
