Esistono poche applicazioni di movimento lineare in cui il carico è perfettamente centrato sul cuscinetto di supporto. Al contrario, la maggior parte delle applicazioni coinvolge carichi a sbalzo, nel senso che sono sfalsati dal cuscinetto e inducono un carico di momento.
In questo contesto, il termine “cuscinetto” può significare un singolo cuscinetto o un sistema di cuscinetti, ad esempio due binari in parallelo, con due cuscinetti ciascuno, che insieme supportano un carico.
Il momento causato da un carico a sbalzo (o forza motrice) produce due forze di reazione sul cuscinetto di entità uguale e opposta. Queste forze di reazione, moltiplicate per il coefficiente di attrito del cuscinetto, determinano le forze di attrito che si oppongono al movimento del cuscinetto. Affinché il cuscinetto si muova, la forza motrice deve essere maggiore delle forze di attrito; in caso contrario, si verifica un legame o una mancanza di movimento. La soluzione per superare il vincolo è non applicare una forza motrice maggiore.
La soluzione sta in quello che viene comunemente chiamato rapporto 2: 1 (noto anche come ” regola 2: 1 ” o ” rapporto vincolante “).
Il rapporto 2: 1 è il rapporto tra la lunghezza del cuscinetto e la distanza che il carico a sbalzo (o forza motrice) si trova dal cuscinetto. In realtà, il rapporto 2: 1 non è sempre 2: 1. Come mostrato dall’equazione di seguito, la relazione accettabile tra la distanza del braccio momento (D 1 ) e la lunghezza del cuscinetto (L 1 ) che impedirà il grippaggio dipende dal coefficiente di attrito del cuscinetto (μ).
Utilizzando il coefficiente di attrito generalmente accettato di 0,25 per i cuscinetti a strisciamento, il rapporto è 2: 1. Se il coefficiente di attrito è inferiore, ad esempio a 0,10, il rapporto sarà 5: 1. E se è maggiore, a 0,50, ad esempio, il rapporto diventa 1: 1.
Questo è il motivo per cui i cuscinetti a ricircolo raramente riscontrano problemi di legame con i carichi a sbalzo: il loro coefficiente di attrito è generalmente intorno a 0,001, quindi il rapporto accettabile tra la distanza del braccio di momento e la lunghezza del cuscinetto è 500: 1.
Come accennato in precedenza, quando il rapporto 2: 1 viene superato, l’applicazione di una forza motrice maggiore non causerà il movimento del cuscinetto. Gli unici modi per contrastare il vincolo sono 1) ridurre la distanza del braccio di momento, 2) aumentare la lunghezza del cuscinetto o 3) ridurre il coefficiente di attrito.
Un’importante linea guida di progettazione per i sistemi di cuscinetti a strisciamento è la seguente: quando vengono utilizzati due binari o alberi (come nella disposizione a 2 binari e 4 cuscinetti mostrata di seguito), i cuscinetti montati sulla rotaia sono più vicini al carico a sbalzo (o forza motrice ) devono essere fissati e i cuscinetti montati sulla rotaia più lontani dal carico a sbalzo (o forza motrice) devono essere flottanti. La disposizione flottante fissa consente al sistema di cuscinetti di compensare piccoli disallineamenti e aiuta a prevenire un’usura non necessaria.
In una disposizione a 2 binari e 4 cuscinetti, i due cuscinetti più vicini al carico a sbalzo o alla forza motrice devono essere fissati e gli altri cuscinetti devono essere flottanti.