{"id":1105,"date":"2020-11-10T16:26:54","date_gmt":"2020-11-10T16:26:54","guid":{"rendered":"https:\/\/staging.perspect.it\/lyrabearing\/?p=1105"},"modified":"2026-06-05T17:38:10","modified_gmt":"2026-06-05T15:38:10","slug":"coppia-di-rotolamento","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/lyrabearing.com\/it\/insights\/coppia-di-rotolamento\/","title":{"rendered":"Coppia di rotolamento e cuscinetti a sfera: questione di attriti"},"content":{"rendered":"<p>Come si comporta il <a href=\"https:\/\/lyrabearing.com\/it\/insights\/cuscinetti-ceramici-caratteristiche-vantaggi\/\">cuscinetto ceramico<\/a> rispetto alla coppia di rotolamento? Un aspetto che spesso non viene considerato nella scelta dei cuscinetti da inserire all\u2019interno di una macchina o di una attrezzatura \u00e8 la coppia di rotolamento ossia la coppia necessaria a mantenere in rotazione a velocit\u00e0 costante un anello del cuscinetto rispetto all\u2019altro.Sono gli attriti interni al cuscinetto che generano la coppia di rotolamento. Maggiori sono gli attriti e maggiore sar\u00e0 la coppia di rotolamento.<\/p>\n<p>In quanto misura degli attriti interni di un cuscinetto, la coppia di rotolamento pu\u00f2 essere importante perch\u00e9 causa una dissipazione di potenza che, da un lato, abbassa il rendimento della trasmissione meccanica e dall\u2019altro si manifesta con la generazione di calore ed un potenziale aumento di temperatura del cuscinetto stesso e degli organi meccanici a contatto.<\/p>\n<p>Vediamo quali sono le<strong>\u00a0fonti di attrito in un cuscinetto:<\/strong><\/p>\n<ul>\n<li><strong>Movimento<\/strong>\u00a0(rotante\/strisciante) dei corpi volventi rispetto agli anelli del cuscinetto<\/li>\n<li>Interazione dei corpi volventi con la gabbia<\/li>\n<li>Interazione della gabbia con gli anelli del cuscinetto<\/li>\n<li>Interazione di corpi volventi, gabbia, anelli ed eventuali guarnizioni con il lubrificante<\/li>\n<li>Interazione delle guarnizioni con gli anelli del cuscinetto<\/li>\n<li><strong>Gioco<\/strong>\u00a0o precarico del cuscinetto<\/li>\n<li><strong>Numero di corpi volventi<\/strong>\u00a0che sopportano il carico e, quindi, tipologia del carico<\/li>\n<li><strong>Materiale<\/strong>\u00a0con cui sono realizzati anelli e corpi volventi<\/li>\n<li><strong>Durezza<\/strong>\u00a0del materiale con cui sono realizzati anelli e corpi volventi<\/li>\n<li><strong>Rugosit\u00e0<\/strong>\u00a0di anelli e corpi volventi<\/li>\n<li>Grado di\u00a0<strong>precisione<\/strong>\u00a0del cuscinetto<\/li>\n<li><strong>Temperatura<\/strong>\u00a0del cuscinetto<\/li>\n<\/ul>\n<p>Analizziamole una per una.<\/p>\n<h3>1.Movimento (rotante\/strisciante) dei corpi volventi rispetto agli anelli del cuscinetto<\/h3>\n<p>All\u2019interno di un cuscinetto, il contatto tra i corpi volventi e le piste viene normalmente schematizzato come un punto nel caso in cui i corpi volventi siano sfere od una linea nel caso in cui i corpi volventi siano cilindri. Nella realt\u00e0 il contatto non avviene tramite un punto od una linea ma attraverso una superficie che assume generalmente la forma di un\u2019ellisse. In questa superficie di contatto, solo una piccola porzione \u00e8 caratterizzata da un puro moto rotatorio con attrito volvente. Nella parte restante il moto del corpo volvente \u00e8 di tipo strisciante rispetto alla pista e quindi caratterizzato da un attrito di tipo radente. \u00c8 chiaro, quindi, che tanto pi\u00f9 grande sar\u00e0 la superficie di contatto e maggiore sar\u00e0 l\u2019attrito tra corpo volvente e pista. Perci\u00f2 tutto ci\u00f2 che pu\u00f2 portare ad una riduzione della superficie di contatto porter\u00e0 ad una riduzione della coppia di rotolamento.<\/p>\n<h3>2. Interazione dei corpi volventi con la gabbia<\/h3>\n<p>I corpi volventi di un cuscinetto, a meno di casi particolari, vengono guidati nel loro moto mediante l\u2019utilizzo di una gabbia che pu\u00f2 essere realizzata in materiali diversi a seconda delle applicazioni. La gabbia non \u00e8 dotata di moto proprio, ma viene messa in moto dai corpi volventi. Ci\u00f2 significa che tra corpi volventi e gabbia si verificheranno, principalmente, strisciamenti. Maggiori sono questi strisciamenti o maggiore \u00e8 l\u2019attrito tra corpi volventi e gabbia e maggiore sar\u00e0 la coppia di rotolamento. La scelta adeguata del materiale e della forma della gabbia pu\u00f2 portare ad una riduzione della coppia di rotolamento.<\/p>\n<h3>3. Interazione della gabbia con gli anelli del cuscinetto<\/h3>\n<p>Nel movimento di rotazione del cuscinetto pu\u00f2 accadere che la gabbia strisci sugli anelli del cuscinetto. Ci\u00f2 comporta un aumento della coppia di rotolamento.<\/p>\n<h3>4.interazione di corpi volventi, gabbia, anelli ed eventuali guarnizioni con il lubrificante<\/h3>\n<p>Normalmente all\u2019interno di un cuscinetto viene inserito un lubrificante il cui scopo \u00e8 non solo ridurre al massimo la possibilit\u00e0 di contatto diretto tra corpi volventi e piste ma anche di migliorare la dissipazione del calore. Il lubrificante, inoltre, distribuendosi all\u2019interno del cuscinetto viene a contatto con la gabbia, gli anelli e le eventuali guarnizioni. Se esiste un movimento relativo tra il lubrificante e gli elementi del cuscinetto, si creer\u00e0 un attrito che aumenter\u00e0 la coppia di rotolamento. Analogamente, si pu\u00f2 creare un movimento relativo tra i vari strati di lubrificante con generazione di attrito ed aumento della coppia di rotolamento. La quantit\u00e0 di lubrificante, perci\u00f2, deve essere determinata con attenzione perch\u00e9, se presente in quantit\u00e0 troppo elevata, pu\u00f2 portare ad aumentare in modo considerevole gli attriti interni con incremento della coppia di rotolamento.<\/p>\n<h3>5. Interazione delle guarnizioni con gli anelli del cuscinetto<\/h3>\n<p>In alcune applicazioni \u00e8 necessario adottare cuscinetti stagni (le cosiddette versioni RS). Le guarnizioni dei cuscinetti stagni sono realizzate con materiale gommoso e, per esplicare il loro effetto, vengono fatte strisciare su uno dei due anelli. Questo, naturalmente, provoca attrito con aumento della coppia di rotolamento.<\/p>\n<h3>6. Gioco o precarico del cuscinetto<\/h3>\n<p>La superficie di contatto tra corpo volvente e pista \u00e8 importante per la coppia di rotolamento, sia in termini di estensione (maggiore \u00e8 la superficie, maggiore sar\u00e0 l\u2019attrito) che in termini di numero di superfici di contatto. In un cuscinetto con gioco, maggiore \u00e8 il valore del gioco e minore \u00e8 il numero di corpi volventi effettivamente in contatto con le piste. In un cuscinetto a gioco zero, tutti i corpi volventi sono a contatto con le piste. In un cuscinetto con precarico, tutti i corpi volventi non solo sono a contatto con le piste ma sono anche \u201cschiacciati\u201d sulle piste determinando quindi una superficie di contatto pi\u00f9 elevata sia rispetto al cuscinetto con gioco zero che a quello con gioco positivo. Ci\u00f2 significa che passando da gioco a precarico la coppia di rotolamento aumenta. Per ridurre la coppia \u00e8 bene scegliere cuscinetti con il gioco pi\u00f9 elevato possibile, compatibilmente con l\u2019applicazione.<\/p>\n<h3>7. Numero di corpi volventi che sopportano il carico e, quindi, tipologia del carico<\/h3>\n<p>Poich\u00e9 la coppia di rotolamento dipende dall\u2019ampiezza della superficie di contatto tra corpi volventi e piste nonch\u00e9 dal numero di corpi volventi effettivamente a contatto con le piste, la tipologia ed il valore del carico a cui il cuscinetto \u00e8 sottoposto influenzano considerevolmente il valore della coppia di rotolamento. Tipicamente, l\u2019aumento del carico comporta l\u2019aumento della coppia di rotolamento. \u00c8 per tale motivo che non esiste un valore assoluto della coppia di rotolamento di un cuscinetto, ma va sempre associato ad una condizione di carico ben definita (normalmente, il valore della coppia di rotolamento viene valutato a cuscinetto scarico).<\/p>\n<h3>8. Materiale con cui sono realizzati anelli e corpi volventi<\/h3>\n<p>Il materiale con cui vengono prodotti gli anelli ed i corpi volventi influenza direttamente la dimensione della superficie di contatto. Materiali pi\u00f9 elastici avranno una superficie pi\u00f9 ampia con aumento, quindi, a parit\u00e0 di altre condizioni, della coppia di rotolamento.<\/p>\n<h3>9. Durezza del materiale con cui sono realizzati anelli e corpi volventi<\/h3>\n<p>Anche la durezza del materiale influenza la coppia di rotolamento in quanto maggiore \u00e8 la durezza, minore sar\u00e0 la superficie di contatto tra corpi volventi e piste e minore, quindi, sar\u00e0 anche la coppia di rotolamento.<\/p>\n<h3>10. Rugosit\u00e0 di anelli e corpi volventi<\/h3>\n<p>La rugosit\u00e0 delle superfici a contatto influenza direttamente il coefficiente di attrito e quindi la coppia di rotolamento. Maggiore \u00e8 la rugosit\u00e0, maggiore sar\u00e0 la coppia di rotolamento.<\/p>\n<h3>11. Grado di precisione del cuscinetto<\/h3>\n<p>Il grado di precisione di un cuscinetto pu\u00f2 influenzare la coppia di rotolamento perch\u00e9 coinvolge l\u2019ovalizzazione delle piste. In teoria, le piste di un cuscinetto dovrebbero essere perfettamente circolari. Nella realt\u00e0, a causa delle tolleranze di lavorazione, sar\u00e0 sempre presente una certa ovalizzazione. L\u2019ovalizzazione comporta che la superficie di contatto tra piste e corpi volventi non sia costante ma possa variare con la rotazione degli anelli. Ci\u00f2 potrebbe comportare un aumento della coppia di rotolamento. Il grado di precisione pu\u00f2 diventare importante per la coppia di rotolamento con cuscinetti con gioco ridotto o precarico.<\/p>\n<h3>12. Temperatura del cuscinetto<\/h3>\n<p>La temperatura del cuscinetto potrebbe avere un effetto sulla coppia di rotolamento perch\u00e9 pu\u00f2 influenzare sia in modo positivo che negativo alcune cause di attrito. Per esempio, un aumento di temperatura diminuisce la viscosit\u00e0 del lubrificante con effetti benefici sulla coppia di rotolamento. Al contempo, per\u00f2, un aumento di temperatura potrebbe causare dilatazioni termiche di valore diverso tra gli anelli del cuscinetto influenzando la superficie di contatto tra corpi volventi e piste; con un aumento della superficie si potrebbe verificare un aumento della coppia di rotolamento neutralizzando, quindi, l\u2019effetto benefico della riduzione della viscosit\u00e0 del lubrificante.<\/p>\n<p>Da quanto riportato sopra, si deduce che la richiesta di fornitura di un cuscinetto con una coppia di rotolamento che non superi un valore definito, deve essere accompagnato dalle condizioni in cui la coppia deve essere verificata: condizioni di carico (valore e tipologia del carico), numero di giri, posizione del cuscinetto (asse di rotazione orizzontale, verticale o ad un angolo prefissato), temperatura. Andrebbero specificate anche le condizioni di lubrificazione, ossia quantit\u00e0 e tipologia di lubrificante per\u00f2 bisogna considerare che la tolleranza sulla quantit\u00e0 di lubrificante inserita in un cuscinetto pu\u00f2 essere ampia, causando variazioni altrettanto ampie sul valore della coppia di rotolamento. Per questo \u00e8 preferibile definire la coppia di rotolamento in assenza di lubrificante.<\/p>\n<p>Ma, a questo punto, cosa pu\u00f2 essere fatto nel caso in cui ci sia la necessit\u00e0 di avere un cuscinetto con bassa coppia di rotolamento? Vediamo quali soluzioni possono essere adottate.<\/p>\n<p><strong>Con i normali <a href=\"https:\/\/lyrabearing.com\/it\/soluzioni\/sistemi-volventi\/cuscinetti-in-acciaio\/\">cuscinetti in acciaio<\/a><\/strong>\u00a0le possibili soluzioni, compatibilmente con le condizioni di utilizzo o con i limiti di costo, sono le seguenti:<\/p>\n<ul>\n<li>Aumentare al massimo il gioco del cuscinetto<\/li>\n<li>Diminuire il numero di corpi volventi<\/li>\n<li>Utilizzare quantit\u00e0 ridotte di lubrificante<\/li>\n<li>Utilizzare un lubrificante con bassa viscosit\u00e0 o basso attrito (per esempio utilizzare olio al posto del grasso)<\/li>\n<li>Utilizzare cuscinetti con superfinitura delle piste per ridurre la rugosit\u00e0<\/li>\n<li>Utilizzare cuscinetti con elevato grado di precisione<\/li>\n<li>In caso di cuscinetti stagni, adottare guarnizioni a basso attrito; questo pu\u00f2 essere ottenuto sia utilizzando materiali adeguati sia versioni speciali dei cuscinetti con rettifica della sede di scorrimento delle guarnizioni. Si possono anche adottare guarnizioni che, pur essendo \u201cstagne\u201d, in realt\u00e0 non sono a contatto con l\u2019anello del cuscinetto ma inserite in un labirinto<\/li>\n<li>Utilizzare materiali a basso coefficiente di attrito per le gabbie (per esempio PA6 o PTFE al posto di gabbie in acciaio)<\/li>\n<\/ul>\n<p>Una soluzione diversa, alternativa ai cuscinetti in acciaio, che permette di ridurre al minimo il valore della coppia di rotolamento \u00e8 rappresentata dai\u00a0<a href=\"https:\/\/lyrabearing.com\/it\/insights\/cuscinetti-ceramici-caratteristiche-vantaggi\/\"><strong>cuscinetti totalmente ceramici<\/strong><\/a>. In questi cuscinetti, anelli e corpi volventi sono realizzati in materiale ceramico mentre gabbie ed eventuali tenute sono realizzate in materiale plastico.<\/p>\n<p><strong>Vediamo le peculiarit\u00e0 dei cuscinetti ceramici in relazione alle 12 fonti di attrito sopra esposte:<\/strong><\/p>\n<h3>1. Movimento (rotante\/strisciante) dei corpi volventi rispetto agli anelli del cuscinetto<\/h3>\n<p>La superficie di contatto tra corpi volventi e piste in un cuscinetto ceramico \u00e8 pi\u00f9 piccola, a parit\u00e0 di dimensioni e condizioni di carico, del corrispettivo cuscinetto in acciaio. Ci\u00f2 significa che l\u2019area soggetta a strisciamento \u00e8 minore e, quindi, minore \u00e8 anche l\u2019attrito che si verifica. In aggiunta a ci\u00f2, il coefficiente di attrito radente e volvente di una coppia ceramica\/ceramica \u00e8 inferiore al coefficiente di attrito della coppia acciaio\/acciaio. Tutto questo porta ad una riduzione della coppia di rotolamento.<\/p>\n<h3>2. Interazione dei corpi volventi con la gabbia<\/h3>\n<p>Nei cuscinetti totalmente ceramici la gabbia \u00e8 realizzata in materiale plastico (normalmente PEEK o PTFE). Il coefficiente di attrito tra corpi volventi in materiale ceramico e la gabbia \u00e8 pi\u00f9 basso di quello che si verifica nei cuscinetti in acciaio. Per tale motivo il contributo alla coppia di rotolamento dell\u2019attrito tra corpi volventi e gabbia nei cuscinetti totalmente ceramici \u00e8 inferiore a quello che si ha nei cuscinetti in acciaio.<\/p>\n<h3>3. Interazione della gabbia con gli anelli del cuscinetto<\/h3>\n<p>Anche in questo caso, il coefficiente di attrito tra gabbia ed anelli \u00e8 pi\u00f9 basso di quello che si verifica nei cuscinetti in acciaio e, di conseguenza, il contributo alla coppia di rotolamento \u00e8 inferiore.<\/p>\n<h3>4. Interazione di corpi volventi, gabbia, anelli ed eventuali guarnizioni con il lubrificante<\/h3>\n<p>Una delle caratteristiche peculiari dei cuscinetti totalmente ceramici \u00e8 la necessit\u00e0 di una lubrificazione sensibilmente inferiore ai cuscinetti in acciaio arrivando addirittura alla possibilit\u00e0, in talune occasioni, di eliminarla totalmente. Ci\u00f2 comporta che questa componente della coppia di rotolamento pu\u00f2 essere drasticamente ridotta.<\/p>\n<h3>5. Interazione delle guarnizioni con gli anelli del cuscinetto<\/h3>\n<p>Proprio perch\u00e9 i cuscinetti totalmente ceramici sono caratterizzati da una bassissima coppia di rotolamento, le eventuali guarnizioni sono sempre di tipo non strisciante, eliminando, pertanto, questa componente.<\/p>\n<h3>6. Gioco o precarico del cuscinetto<\/h3>\n<p>Anche nel caso dei cuscinetti totalmente ceramici l\u2019aumento del gioco porta ad una riduzione della coppia di rotolamento. Perci\u00f2 la determinazione del corretto grado di gioco\/precarico pu\u00f2 avere una influenza notevole sul valore finale della coppia di rotolamento.<\/p>\n<h3>7. Numero di corpi volventi che sopportano il carico e, quindi, tipologia del carico<\/h3>\n<p>Per questo punto valgono le stesse considerazioni riportate sopra per i cuscinetti in acciaio.<\/p>\n<h3>8. Materiale con cui sono realizzati anelli e corpi volventi<\/h3>\n<p>Il materiale con cui vengono prodotti gli anelli ed i corpi volventi dei cuscinetti totalmente ceramici presenta un\u2019elasticit\u00e0 inferiore rispetto all\u2019acciaio ed \u00e8 per questo motivo che la superficie di contatto, a parit\u00e0 di altre condizioni, \u00e8 inferiore avendo un effetto benefico sul valore della coppia di rotolamento.<\/p>\n<h3>9. Durezza del materiale con cui sono realizzati anelli e corpi volventi<\/h3>\n<p>I materiali ceramici con cui vengono realizzati i cuscinetti totalmente ceramici hanno durezza molto elevata, superiore alle durezze ottenibili dagli acciai per cuscinetti temprati. Anche questo comporta che l\u2019area di contatto si riduca con riduzione della coppia di rotolamento.<\/p>\n<h3>10. Rugosit\u00e0 di anelli e corpi volventi<\/h3>\n<p>Grazie alle caratteristiche dei materiali ceramici, la rugosit\u00e0 che si ottiene nei cuscinetti \u00e8 inferiore a quella dei cuscinetti in acciaio, riducendo ulteriormente il coefficiente di attrito e, di conseguenza, la coppia di rotolamento.<\/p>\n<h3>11. Grado di precisione del cuscinetto<\/h3>\n<p>Valgono le stesse considerazioni fatte per i cuscinetti in acciaio. All\u2019aumentare della precisione del cuscinetto, a parit\u00e0 delle altre condizioni, la coppia di rotolamento si riduce.<\/p>\n<h3>12. Temperatura del cuscinetto<\/h3>\n<p>Anche per i cuscinetti totalmente ceramici la temperatura del cuscinetto potrebbe avere un\u2019influenza sul valore della coppia di rotolamento. Tuttavia, poich\u00e9 il coefficiente di espansione termica dei materiali ceramici \u00e8 inferiore a quello degli acciai, l\u2019influenza della dilatazione termica sulla coppia di rotolamento potrebbe essere minore.<\/p>\n<p>Da quanto sopra riportato si pu\u00f2 concludere che in situazioni nelle quali sia richiesto di ridurre il pi\u00f9 possibile la coppia di rotolamento dei cuscinetti, la scelta dei cuscinetti totalmente ceramici pu\u00f2 essere vincente.<\/p>\n<p>In ogni caso,<strong>\u00a0la sostituzione di un cuscinetto in acciaio con un cuscinetto totalmente ceramico porta ad una riduzione della coppia di rotolamento con incremento del rendimento della trasmissione meccanica e riduzione della potenza dissipata.\u00a0<\/strong><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Come si comporta il cuscinetto ceramico rispetto alla coppia di rotolamento? 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