SUPPORTO

SUPPORTO (XXXIII, p. 15)

Nel periodo 1938-48 si è determinata una maggiore diffusione dei supporti con cuscinetti a rotolamento, anche per impieghi e applicazioni nelle quali precedentemente aveva predominato l'uso dei supporti con cuscinetti lisci (a bronzine); ad es. nel campo delle turbine idrauliche, in quello dei compressori a stantuffo (v. figura) e in varie altre costruzioni meccaniche. L'attrito di rotolamento è sempre inferiore a quello radente, anche allorché quest'ultimo ha luogo con lubrificazione cinetico-viscosa particolarmente efficace e di comportamento stabile nelle varie condizioni dell'esercizio funzionale. Pur essendo per le varie classi di supporti con cuscinetti a rotolamento (a rulli, a sfere) unificate le conformazioni dei singoli tipi (cuscinetti portanti, di spinta, a gole profonde, misti, ecc.) e degli organi costitutivi (rulli, sfere, anelli, gabbie distanziatrici, ecc.), varie possono essere le modalità di costituzione del supporto.

Le applicazioni odierne sono vistose; si va da velocità di rotazione molto basse, come quelle nei supporti a ralle dei ganci di gru ed altri apparecchi di sollevamento, dei torchi, ecc., alle elevatissime velocità di rotazione nei mandrini di macchine utensili rettificatrici di piccoli fori, ad aria compressa (50 a 60.000 giri al minuto e velocità periferiche di 30 e più m/sec). Con le pressioni massime di contatto, che normalmente sono dai 200 ai 300 kg/mmq, si è saliti, in alcune aoplicazioni spinte, sino a 500 kg/mmq. Basta che le superfici accoppiate siano appena unte, perché siano resi possibili i lievissimi scorrimenti dovuti alle deformazioni elastiche che intervengono sotto i detti carichi. Queste deformazioni, data la grande durezza dei materiali impiegati e l'accuratissima lavorazione superficiale, sono, come le velocità di strisciamento, di piccolissima entità. Strisciamenti di maggiore entità si verificano fra gli organi di rotolamento e le gabbie, che hanno il compito di mantenere equiripartiti sfere o rulli sulle circonferenze di rotolamento. Tuttavia il lavoro d'attrito e il consumo di lubrificante sono molto limitati.

Il lubrificante più adatto varia con il variare della temperatura di funzionamento e con le velocità di rotazione e periferica, passando dai grassi consistenti a punto di gocciolamento molto elevato ai grassi alcalini, agli olî minerali di varia fluidità, alla grafite colloidale e alle resine di silicone, le quali conservano la loro viscosità e le loro caratteristiche lubrificanti alle alte temperature e anche in ambienti umidi. Nelle applicazioni ove è opportuno ridurre la resistenza del mezzo, che è una funzione quadratica della velocità, si è affermato il sistema a nebbia d'olio polverizzato, perfezionato recentemente con il procedimento detto, alquanto impropriamente, a condensazione dell'olio in sospensione: separando, cioè, l'olio dall'aria immediatamente prima che la nebbia raggiunga il cuscinetto, in maniera che tutto l'olio sia praticamente utilizzato per il funzionamento del cuscinetto e ne risulti migliorato il rendimento. I cuscinetti o le posizioni da lubrificare vengono collegati con un polverizzatore dell'olio, raccordato ad una tubazione d'aria compressa; regolando adeguatamente la pressione dell'aria si forma la nebbia. Facendo attraversare da quest'ultima opportuni separatori, ricavati in corrispondenza di comuni raccordi di lubrificazione, si libera l'olio dall'aria, ottenendo anche un migliore controllo dell'alimentazione del lubrificante e proteggendo più efficacemente i cuscinetti dalla penetrazione di materie estranee.

La capacità specifica di carico dei cuscinetti a sfere o a rulli dipende dalla qualità del materiale, dalle condizioni di contatto, dal numero di sollecitazioni ripetute nella zona meno resistente del cuscinetto e da svariate altre influenze. Se il carico agente è un carico variabile lo si deve dapprima trasformare in un carico d'intensità costante d'effetto equivalente, facendo riferimento ad un periodo, se la variazione è periodica (come carico equivalente si prende il valore cubico medio del carico variabile, se il carico varia indipendentemente dall'angolo di rotazione; altrimenti esso viene stimato con riferimento alla zona più caricata del cuscinetto o facendo ricorso al calcolo delle probabilità).

Nelle macchine, per le quali sono frequenti gli spunti e le riprese, l'adozione dei cuscinetti a rotolamento consente maggiore prontezza di manovra. Nei motori aeronautici, tranne l'albero a gomiti dei motori alternativi a stantuffo quando detto albero non è eseguito in tronchi scomponibili (sistema Hirth e derivati), quasi tutti gli altri organi mobili sono montati su cuscinetti a rulli o a sfere (bilancieri d'azionamento delle aste delle valvole, alberi di distribuzione, delle pompe d'olio e dell'acqua, dei magneti, ecc.). I cuscinetti a gole profonde sono risultati cinematicamente più adatti degli usuali reggispinta con cuscinetti a rotolamento, potendo essi reagire in entrambi i sensi ai carichi assiali, e sono di lubrificazione più soddisfacente. Sono impiegati in aviazione per gli alberi portaeliche, per il gruppo riduttore e per le giranti del compressore, ruotanti a alcune decine di migliaia di giri al minuto. La costruzione di questi cuscinetti per elevatissime velocità deve essere molto curata: occorre una grande precisione geometrica ed assenza di giuoco radiale, onde impedire che le sfere o i rulli possano strisciare contro l'anello fisso e subire graffiature. Anche il montaggio deve differire da quello usuale: non si possono forzare gli anelli sugli organi con essi accoppiati, dovendosi evitare carichi interni addizionali, dovuti alle deformazioni elastiche degli anelli e neppure montarli liberi, poiché, anche con giuochi di pochi centesimi di mm. si causano vibrazioni inammissibili ed usure. Si devono realizzare accoppiamenti senza interferenza e senza giuoco. Sono necessarie gabbie leggerissime e bene equilibrate (in leghe leggere, in tela bachilizzata, ecc.).

Per quanto riguarda i supporti a cuscinetti lisci, nel periodo in esame si sono affermati o introdotti nuovi tipi di rivestimenti delle bronzine in metalli antifrizione a base di rame-piombo, di cadmio-argento e rame e in leghe d'alluminio.

Bibl.: La rivista dei cuscinetti a sfere SKF, Milano, annate 1942 a 1946; M. Medici, La costruzione delle Macchine Termiche, Padova 1943.