Il cuscinetto a sfera è un dispositivo meccanico utilizzato per ridurre l’attrito tra due oggetti in movimento rotatorio o lineare.
Le applicazioni sono svariate e vanno dal semplice uso quotidiano (ad esempio nelle ruote per i carrelli della spesa, nei cassetti, sulle porte scorrevoli); a quello del trasporto (sono presenti nelle biciclette, moto, auto, treni, aerei); all’ambito industriate come nei macchinari per produzione ed imballaggio.

Cenni Storici.

Già Leonardo da Vinci (1452-1519) durante i suoi studi riguardanti l’attrito intuì la possibilità di creare un sorta di primitivo cuscinetto. Il primo brevetto di cuscinetto a sfera fu proposto da Philip Vaughan di Carmarthen (Galles) nel 1794.

Successivamente nel 1869 fu depositato un nuovo brevetto da Jules Suriray, un meccanico di biciclette parigino, che utilizzò questi cuscinetti sulla bicicletta che vinse la prima edizione della corsa Parigi-Rouen nel novembre 1869.

Lo sviluppo degli attuali cuscinetti si deve a Friedrich Fischer nel 1883. L’evoluzione e, soprattutto, la produzione industriale, arrivano grazie a Henry Timken,che fondò la Timken Company nel 1899 e a Sven Gustaf Wingqvist, uno dei fondatori della SKF nel 1907.

Struttura e funzionamento.

Linee generali

Il cuscinetto è costituito da due anelli circolari,uno esterno più grande e uno interno più piccolo tra i quali sono posizionati elementi di rotolamento (sfere o rulli) mantenuti saldi ed equidistanti tra di loro da una gabbia interna che, a seconda delle condizioni di lavoro, può essere costruita con varie tipologie di materiale. Inoltre, sempre a seconda delle condizioni di lavoro, questi elementi di rotolamento e la gabbia possono essere protetti da varie tipologie di schermatura.

L’importanza della lubrificazione

Un altro elemento fondamentale è la lubrificazione, in quanto è provato che in assenza di lubrificante il cuscinetto a sfera viene danneggiato irrimediabilmente in breve tempo.
La lubrificazione può essere sia a grasso che a olio. Solitamente viene utilizzata la prima, ma in alcune condizioni particolari è preferibile quella ad olio, in particolare all’interno di quei meccanismi dove è difficile, se non impossibile, separare la lubrificazione dei cuscinetti da quella delle altre parti.

Le funzioni che assolve la lubrificazione sono quelle di:

– Agevolare lo scorrimento delle sfere, o dei rulli, riducendo sensibilmente gli attriti e il consumo delle parti in movimento.
– Proteggere il cuscinetto dalla corrosione degli agenti esterni e dalle impurità.
– Dissipare il calore che inevitabilmente si crea a causa dello scorrimento e degli attriti.
Il gioco

Infine una delle caratteristiche fondamentali per far si che il cuscinetto lavori in modo ottimale è il gioco. I cuscinetti a sfera per poter funzionare devono avere un determinato gioco, in modo che andando in temperatura d’esercizio la loro dilatazione termica non porti a un serraggio del cuscinetto, compromettendo sia la scorrevolezza che la durata e la resistenza del cuscinetto.

Nel prossimo articolo inizieremo a trattare in maniera più approfondita alcuni di questi aspetti e inizieremo a parlare nello specifico delle varie tipologie di cuscinetto esistenti.