Perché e dove vengono utilizzati i cuscinetti

A volte i dispositivi più utili in fisica e ingegneria sono i più semplici. I cuscinetti a sfera mostrano come gli anelli di metallo possano essere estremamente versatili. Come puoi vedere in così tanti oggetti comuni come veicoli, biciclette, skateboard e altre macchine che coinvolgono parti metalliche in movimento, gli esseri umani hanno usato la potenza dei cuscinetti a sfera per secoli.

Usi dei cuscinetti a sfera

Immagina di scivolare su un morbido tappeto mentre indossi le scarpe. Può essere difficile a causa dell'attrito tra il tappeto e le scarpe, che potrebbero essere fatte di qualsiasi cosa, inclusi pelle, plastica, legno o gomma. Se invece indossassi i calzini, sarebbe molto più facile a causa dell'attrito molto minore tra il morbido tappeto e i materiali dei calzini. I cuscinetti a sfera funzionano allo stesso modo.

I cuscinetti a sfera riducono la quantità di attrito tra i carichi imposti su di essi. Lo fanno perché sono sfere o rulli di metallo che si muovono attorno a una superficie metallica liscia in un anello interno e un anello esterno (a volte indicato come anelli). Puoi conoscere le numerose applicazioni dei cuscinetti a sfere attraverso la loro fisica. I cuscinetti a sfere trasportano tipi di carico in una direzione radiale e questi carichi applicano una forza perpendicolare all'asse di rotazione del cuscinetto a sfere.

Lo scorrimento delle sfere metalliche attorno agli anelli del cuscinetto a sfere crea attrito tra un oggetto e la sua superficie che rallenta l'oggetto stesso. In alcuni casi l'oggetto si avvicina a una fermata. Questo meccanismo consente ai cuscinetti a sfere di essere utilizzati nei sistemi di pulegge o nei sistemi rotazionali che devono essere controllati. Ad esempio, la ruota del mozzo di un'auto utilizza un carico radiale dal peso dell'auto e la spinta dall'esecuzione di una curva.

In tutti i casi di cuscinetti a sfere, l'equilibrio tra spinta e carico radiale fa sì che i cuscinetti a sfere riducano l'attrito tra le sfere nell'anello interno ed esterno e gestiscano il carico dell'oggetto. I cuscinetti a sfera prendono il carico e lo trasferiscono dall'anello esterno all'anello interno per far ruotare con facilità le sfere al centro di ciascun anello.

Ciascuna sfera è collegata ai due anelli, ma solo dove necessario per ridurre l'attrito tra i componenti del cuscinetto a sfere stesso. Per questi motivi, i cuscinetti a sfere sono creati per ridurre l'attrito e facilitare la velocità di rotazione.

Tipi di cuscinetti a sfera

I tipi di cuscinetti a sfere differiscono notevolmente dal loro meccanismo coinvolto. Il tipo più utilizzato è il cuscinetto rigido a una corona di sfere o radiale. Questo design fa sì che le sfere scorrano in piste scanalate profonde e la disposizione dei cuscinetti a sfere scanalate profonde consente loro di sopportare carichi sia radiali che assiali. Le versioni sigillate dei cuscinetti a sfere sono lubrificate in modo permanente per ridurre la loro manutenzione.

I cuscinetti a sfere a doppia corona utilizzano due file di sfere. Il design conferisce maggiore rigidità al movimento del cuscinetto stesso. Si trovano in motori elettrici, pompe centrifughe e frizioni elettromagnetiche. Alcuni cuscinetti a sfere si allineano in modo tale da consentire all'albero di tenere conto di qualsiasi disallineamento ad angolo rispetto all'alloggiamento del cuscinetto a sfere.

Il tipo di cuscinetto a sfere a contatto obliquo ha un lato dell'anello esterno tagliato per consentire l'inserimento di più sfere. Questi cuscinetti possono quindi sostenere quantità elevate di carichi assiali in una direzione e utilizzare più sfere nei cuscinetti stessi. Ciò significa che gli ingegneri li usano in coppia in entrambe le direzioni per trasportare carichi pesanti, in una configurazione che li rende cuscinetti a sfere a doppia corona a contatto obliquo. Questi tipi di cuscinetti a sfere variano anche in base al materiale.

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