Linee guida per la selezione dei materiali dei supporti dei cuscinetti: strategie di adattamento per le condizioni di lavoro dal metallo alla plastica tecnica

Nella progettazione dei cuscinetti volventi, sebbene la gabbia non sopporti direttamente il carico, svolge un ruolo chiave per la stabilità, la durata e le condizioni di esercizio applicabili. La selezione dei materiali deve considerare attentamente fattori quali velocità di rotazione, temperatura, ambiente corrosivo e requisiti di sicurezza.

I materiali comuni e le loro caratteristiche sono i seguenti:

Fermo pieno in ottone (codice M): elevata resistenza meccanica, resistente all'usura, adatto alla maggior parte delle condizioni di lavoro convenzionali, praticamente senza restrizioni d'uso. Tuttavia, è opportuno notare che la corrosione sotto sforzo è soggetta a cricche in ambienti contenenti ammoniaca e che il suo utilizzo dovrebbe essere evitato. Inoltre, per motivi di costo e di lavorazione, i cuscinetti di piccole dimensioni solitamente non adottano questo tipo di struttura.

Telaio di supporto in materiale plastico ingegneristico (tipo TN, spesso in nylon rinforzato con fibra di vetro): leggero, a basso attrito, particolarmente adatto per operazioni ad alta velocità. La sua modalità di guasto è di natura "graduale": la temperatura aumenta lentamente con il degrado delle prestazioni, rendendo facile la segnalazione preventiva. Tuttavia, a causa del guasto non improvviso, può rappresentare un rischio per la sicurezza in scenari come le miniere, dove esiste il rischio di esplosione, pertanto ne è sconsigliato l'utilizzo. L'intervallo di temperatura di esercizio generale è compreso tra -40 °C e 120 °C.

Gabbia in acciaio o ghisa sferoidale (codice F): struttura robusta, costo contenuto, adatta alla maggior parte dei cuscinetti universali. Tuttavia, è meno comunemente utilizzata nei cuscinetti di grandi dimensioni (con diametro esterno superiore a 400 mm), principalmente per motivi di peso e bilanciamento dinamico.

Base di riferimento della selezione:

Prendendo come esempio i cuscinetti a sfere a gola profonda, quando il diametro esterno D è ≤ 400 mm, spesso vengono utilizzate piastre di acciaio stampate o fermi in ottone; per cuscinetti di grandi dimensioni con D>400 mm, si preferiscono fermi pieni in ottone per garantire rigidità strutturale e affidabilità operativa.

In sintesi, la scelta dei materiali per il telaio di contenimento non è basata sul principio "più è costoso, meglio è", ma dovrebbe basarsi attentamente sulle effettive condizioni operative e raggiungere l'equilibrio ottimale tra sicurezza, durata e costo.