I cuscinetti a sfera possono essere utilizzati in una vasta gamma di applicazioni, dalla tecnologia medica e di confezionamento all’elettronica e alla tecnologia per ufficio. Poiché questi componenti sono disponibili in diversi tipi di materiali, ciascuno con la propria serie di caratteristiche e vantaggi, la valutazione dei pro e dei contro di un tipo specifico di cuscinetto a sfere può diventare una parte importante del processo di progettazione.
I cuscinetti a sfera sono più comunemente realizzati in acciaio, ceramica o plastica. Sebbene ogni cuscinetto a sfere sia composto da quattro parti principali – una pista esterna, una pista interna, una gabbia e sfere – ognuna ha il proprio insieme di caratteristiche uniche.
Cuscinetti a sfera in acciaio
In parte perché sono una tecnologia più vecchia, i cuscinetti a sfere in acciaio sono una soluzione affidabile per molti progettisti. In genere, questi tipi di cuscinetti sono costituiti da parti interamente in acciaio, ma sono disponibili con diversi tipi di razze e sfere in acciaio o con gabbia fenolica.
I cuscinetti a sfera in acciaio sono ideali per applicazioni robuste che gestiscono carichi estremamente elevati e rotazioni veloci al minuto (RPM), e alcuni presentano una capacità di carico radiale fino a 30.000 libbre. Un altro vantaggio dei cuscinetti a sfere in acciaio è che tendono ad essere molto precisi a causa del gioco che può essere ottenuto durante il processo di produzione.
Ci sono anche alcuni svantaggi per i cuscinetti a sfere in acciaio. Sono pesanti e rumorosi e, a seconda del tipo di acciaio, mancano di resistenza chimica. Richiedono una lubrificazione costante, il che significa tempo e denaro spesi per la manutenzione. L’acciaio è suscettibile alla corrosione in ambienti umidi o bagnati. A causa della necessità di lubrificazione, anche la maggior parte dei cuscinetti a sfera in acciaio deve essere sigillata per eliminare la penetrazione di sporco e detriti e l’uscita del lubrificante. La mancata sigillatura adeguata può portare al guasto del cuscinetto. Inoltre, nelle applicazioni mediche, le loro proprietà magnetiche possono causare problemi.
Inoltre, il numero estremamente elevato di produttori di cuscinetti a sfere in acciaio comporta enormi variazioni di prezzo, che vanno da poco costoso a estremamente costoso. Questo potrebbe essere percepito come un vantaggio o uno svantaggio ma, in entrambi i casi, le opzioni possono essere schiaccianti, lasciando gli acquirenti di cuscinetti a sfere in acciaio a chiedersi se stanno ottenendo la qualità che desiderano.
Cuscinetti a sfera in ceramica
Il tipo più comune di cuscinetto a sfere in ceramica è spesso considerato un “ibrido”, il che indica che la pista esterna, la pista interna e la gabbia del cuscinetto sono realizzate in acciaio, mentre le sfere sono in ceramica. Il materiale ceramico consente al cuscinetto di funzionare più velocemente mantenendo una temperatura di esercizio più fresca e riducendo contemporaneamente rumore, vibrazioni e usura. Poiché sono un design ibrido e contengono ancora piste in acciaio, i cuscinetti a sfere in ceramica ibrida sono altrettanto suscettibili alla corrosione quanto i cuscinetti a sfere in acciaio.
I cuscinetti a sfere completamente in ceramica tendono ad essere più resistenti alla corrosione, più rigidi e più leggeri rispetto alla maggior parte dei cuscinetti a sfere in acciaio. Inoltre, i cuscinetti a sfere completamente in ceramica sono non magnetici, il che è utile per le applicazioni in cui ciò potrebbe essere critico (ad es. Apparecchiature MRI). Sono anche possibili coefficienti di attrito più bassi e giri al minuto più elevati e, poiché non sono conduttivi, i cuscinetti a sfere in ceramica possono essere utilizzati nelle applicazioni elettriche. Inoltre, la maggior parte dei cuscinetti a sfere in ceramica può funzionare a temperature fino a 1.800 F.
Con questi vantaggi, i cuscinetti a sfere in ceramica sono una soluzione interessante. Tuttavia, questi tipi di cuscinetti sono estremamente costosi, il che è un argomento forte di per sé per cercare una soluzione alternativa quando non sono necessarie velocità e temperature estremamente elevate.
Cuscinetti a sfera in plastica
Sebbene i cuscinetti a sfere in plastica siano una tecnologia più recente, presentano vantaggi che non sono offerti dai cuscinetti a sfere in acciaio o ceramica. I cuscinetti a sfera in plastica sono costituiti da piste interamente in plastica e una gabbia in plastica e sono generalmente disponibili con una scelta di tre diversi tipi di sfere: plastica, vetro o acciaio inossidabile. La scelta del materiale dipende spesso dall’ambiente in cui verrà utilizzato il cuscinetto.
Il materiale delle sfere più comune all’interno di un cuscinetto a sfere è l’acciaio inossidabile. Le sfere in acciaio inossidabile sono la scelta più conveniente, ma sono più pesanti sia delle opzioni in plastica che in quelle in vetro e sono magnetiche, il che può essere un danno per alcune applicazioni. Le sfere di vetro sono ideali quando è necessaria una soluzione priva di metalli. Le sfere di vetro o rono anche un’ottima resistenza chimica e pesano meno delle sfere di acciaio. Le palline di plastica sono un’altra opzione ideale. Pesano meno sia delle sfere di acciaio che di quelle di vetro e offrono un’eccellente resistenza all’usura pur essendo resistenti a un’ampia varietà di sostanze chimiche.
Qualunque sia la configurazione scelta, i cuscinetti a sfere in plastica sono ideali per applicazioni con velocità da normali a elevate e hanno una serie di ulteriori interessanti caratteristiche. Grazie alla loro struttura in plastica, i cuscinetti a sfera in plastica sono autolubrificanti, resistenti alla corrosione e garantiscono un funzionamento silenzioso. Un altro grande vantaggio è che sono leggeri.
Sul mercato esistono diversi produttori di cuscinetti a sfere in plastica. Ci sono quelli che producono semplici cuscinetti a sfere in plastica tipicamente realizzati con acetale, e poi c’è igus, che produce cuscinetti con materiali miscelati in modo omogeneo tra cui una plastica di base, lubrificanti solidi, fibre e filamenti. La vostra particolare applicazione indicherebbe se l’uso di una semplice plastica è sufficiente, in quanto o re una soluzione leggera e silenziosa e resistenza alla corrosione. Se l’usura è un problema serio, una termoplastica potrebbe essere più vantaggiosa.
Tuttavia, ci sono casi in cui i cuscinetti a sfera in plastica non dovrebbero essere utilizzati, comprese le applicazioni con carichi elevati o temperature a lungo termine superiori a 300 F.
