Potresti avere familiarità con i cuscinetti a rullini rotanti (spesso indicati come semplicemente cuscinetti a rullini ) che sono ampiamente utilizzati nelle applicazioni di trasmissione di potenza automobilistica e industriale grazie alle loro dimensioni compatte e all’elevata capacità di carico. Ma lo sapevi che alcuni cuscinetti lineari utilizzano anche rullini?
Per i cuscinetti lineari, i rulli ad aghi sono stati incorporati per la prima volta nelle guide lineari senza ricircolo, ma i produttori hanno recentemente introdotto guide a ricircolo di rotaie profilate con cuscinetti a rullini per soddisfare le sempre crescenti esigenze di rigidità e scorrevolezza del movimento.
In che modo i rulli ad aghi differiscono dai rulli cilindrici?
La differenza fondamentale tra i rulli cilindrici e i rulli ad aghi è il rapporto lunghezza-diametro del rullo. Per essere classificato come un rullino, la lunghezza del rullo deve essere almeno 3 volte il suo diametro. Infatti, i rulli ad aghi possono avere un rapporto lunghezza-diametro compreso tra 3: 1 e 10: 1, mentre i rulli cilindrici hanno un rapporto lunghezza-diametro inferiore a 3: 1.
I tradizionali componenti portanti nei cuscinetti lineari, sia di tipo a ricircolo che non a ricircolo, sono sfere o rulli cilindrici, che forniscono entrambi un’elevata capacità di carico, un basso attrito e una buona rigidità per applicazioni di movimento lineare. Ma proprio come i rulli cilindrici offrono un “passo avanti” nelle prestazioni rispetto alle sfere, soprattutto in termini di capacità di carico e rigidità, i rulli ad aghi offrono prestazioni ancora migliori rispetto ai rulli cilindrici sotto alcuni aspetti.
Nei cuscinetti radiali, uno dei motivi principali per l’utilizzo dei rulli ad aghi è la loro dimensione compatta, ma nei cuscinetti lineari, i principali vantaggi dei rulli ad aghi rispetto alle sfere o ai rulli cilindrici sono capacità di carico ancora più elevate e una migliore rigidità. Questo perché quando si usano i rulli ad aghi, il carico viene distribuito tra più rulli più piccoli, ognuno dei quali ha un’area di contatto maggiore di un rullo cilindrico (a causa della maggiore lunghezza del rullo ad aghi). Ciò riduce la pressione per rullo e consente al cuscinetto di sopportare carichi maggiori. Meno carico per rullo significa anche minore deformazione e, quindi, maggiore rigidità. In effetti, la rigidità di un cuscinetto lineare a rullini può essere fino al 50% superiore a quella di una versione a rulli cilindrici.
Nei cuscinetti lineari a ricircolo, i rulli a rullini forniscono non solo una maggiore capacità di carico e una maggiore rigidità, ma anche un movimento più fluido rispetto alle sfere o ai rulli cilindrici.
Per i cuscinetti a ricircolo di rotaie profilate, i rulli ad aghi forniscono anche un movimento più fluido sotto due aspetti. In primo luogo, i rulli ad aghi hanno un attrito dinamico (in movimento) maggiore rispetto alle sfere o ai rulli cilindrici. Sebbene un maggiore attrito di rotolamento sia, in alcune applicazioni, un tratto negativo, nel caso di guide lineari ad alto carico e rigidità elevata, l’aumento dell’attrito di rotolamento può essere un vantaggio poiché serve a smorzare le vibrazioni dovute a forze esterne. E con il carico distribuito su più rulli più piccoli, si riduce anche la pulsazione verticale del cuscinetto causata dal movimento dei rulli.
Mentre i cuscinetti a rullini rotanti possono essere realizzati con o senza gabbia, a seconda dell’applicazione e dei requisiti di montaggio, i modelli di cuscinetti lineari a ricircolo e non ricircolo contengono i rullini in una gabbia. La gabbia previene l’inclinazione e il disallineamento, garantisce che i rulli degli aghi siano caricati uniformemente e previene il declassamento delle capacità di velocità. E per i modelli senza ricircolo, le gabbie sono offerte con meccanismi anti-scorrimento o di “controllo della gabbia” per garantire che la gabbia rimanga nella sua posizione centrale.
È importante notare che poiché i cuscinetti lineari a rullini utilizzano più rulli più piccoli rispetto ai modelli a sfere o cilindrici, c’è meno spazio all’interno del cuscinetto per la lubrificazione da mantenere. Pertanto, una corretta lubrificazione può essere ancora più critica con i cuscinetti lineari a rullini rispetto alle versioni a sfere o a rulli cilindrici.
Nei cuscinetti lineari senza ricircolo, i modelli a rullini si adattano ad applicazioni che richiedono capacità di carico più elevate e una migliore rigidità entro le stesse (o simili) dimensioni delle versioni tradizionali a sfere o rulli cilindrici. Nei cuscinetti a ricircolo di rotaie profilate, i design a rullini soddisfano le esigenze applicative, spesso presenti nell’industria delle macchine utensili, per un’estrema rigidità e il movimento più fluido possibile.