Boccole e cuscinetti: Qual è la differenza e come si sceglie?

Ultimo aggiornamento il 18 ottobre 2024 da Chen

Le boccole e i cuscinetti sono entrambi utilizzati per ridurre l'attrito delle parti in movimento, ma differiscono per design e applicazione. Le boccole, chiamate anche cuscinetti a manicotto, sono componenti cilindrici che supportano il movimento di scorrimento tra due superfici. Sono più semplici, spesso costituite da un unico materiale, ed eccellono in applicazioni ad alto carico e bassa velocità. I cuscinetti, invece, sono tipicamente costituiti da due anelli con elementi volventi (come sfere o rulli) tra di loro, che supportano il movimento rotatorio. Sono più complessi, più adatti ad applicazioni di precisione e ad alta velocità e spesso supportano sia il carico radiale che quello assiale.

Boccole e cuscinetti: La differenza principale

Boccole e cuscinetti sono un argomento cruciale nell'ingegneria meccanica e nella progettazione di macchine. Nei nostri macchinari utilizziamo diversi componenti per ridurre l'attrito e facilitare il funzionamento. Ad esempio, nelle automobili, nelle attrezzature industriali e negli elettrodomestici. Queste macchine incorporano diversi elementi che servono a scopi specifici.

Allo stesso modo, le boccole e i cuscinetti sono due dispositivi presenti nei sistemi meccanici più grandi. In questo caso, una boccola è un componente utilizzato per sostenere i carichi su alberi a movimento scorrevole che operano tra due superfici. D'altra parte, un cuscinetto è un dispositivo utilizzato per supportare gli alberi in movimento rotatorio, fornendo una forma di localizzazione tra di essi.

Esistono diversi tipi di boccole, come quelle in bronzo, che offrono un'eccellente resistenza all'usura e sono ideali per applicazioni ad alto carico. Inoltre, le boccole in plastica offrono un basso attrito e possono funzionare senza lubrificazione, ecc. D'altra parte, i cuscinetti sono disponibili in varie forme, come i cuscinetti a sfera e i cuscinetti a rulli. Svolgono il loro ruolo nel ridurre l'attrito e nel garantire la rotazione regolare di una superficie rispetto a un'altra.

Le boccole sono classificate in base al materiale (come metallo, polimero o composito) e alla forma (cilindrica, flangiata, ecc.), mentre i cuscinetti sono suddivisi in base agli elementi volventi (sfere, rulli) e alla direzione del carico (radiale, di spinta o entrambi). Un componente che scorre su alberi o aste per creare un movimento a basso attrito viene definito boccola, mentre un componente che utilizza elementi volventi tra due anelli per facilitare una rotazione fluida viene definito cuscinetto.

Che cos'è una boccola?

Boccola - comunemente indicata come Cuscinetti a manicottoè un elemento cilindrico costruito per sostenere il carico su un albero operativo che scivola avanti e indietro tra le superfici mobili. Una boccola è un componente a elemento singolo che può essere costruito con una varietà di materiali. Le boccole scorrono su aste o alberi per fornire un movimento con un attrito estremamente ridotto, un eccellente assorbimento degli urti e una riduzione del consumo energetico, del rumore e dell'usura.

Quali sono i tipi di boccole?

Sul mercato sono disponibili numerosi tipi di boccole con varie composizioni di materiali. Alcuni sono in grado di controllare le alte pressioni e gli impatti, mentre altri resistono alla corrosione. È possibile scegliere il tipo di boccola ideale in base all'applicazione e alle circostanze operative per i propri scopi industriali o manifatturieri.

Le boccole possono essere classificate in base a due elementi principali: il materiale e la forma. Per quanto riguarda il materiale, le boccole sono di tre tipi comuni: boccole composite, boccole metalliche e boccole in plastica. La boccola ha altri quattro tipi basati sulla forma, tra cui la boccola cilindrica liscia, la boccola flangiata, la rondella di spinta e le piastre di scorrimento.

Tipi di boccole per materiale

1.     Boccole in polimero o in composito

Le boccole in polimero, o boccole composite, sono più adatte a sopportare carichi pesanti. Sono le boccole più utilizzate in quanto offrono un basso attrito e caratteristiche di resistenza all'usura. Le boccole in polimero o in composito riducono le rotture delle apparecchiature causate da componenti non correttamente ingrassati.

Inoltre, le boccole in polimero o in materiale composito sono utilizzate per trasmettere il movimento rotatorio quando almeno uno dei due componenti di sfregamento di una macchina o di un micro meccanismo è costruito in polimero. Le boccole in polimero o in composito possono essere utilizzate in contesti in cui i cuscinetti convenzionali sarebbero pericolosi.

Queste boccole possono essere utilizzate in una serie di settori, tra cui le attrezzature per l'edilizia, i sistemi idraulici, i dispositivi medici, il settore aerospaziale e altri ancora.

Le boccole in composito sono ulteriormente classificate in due tipi principali, come indicato di seguito:

Boccola composita in POM

Le boccole in POM sono utilizzate principalmente per ridurre le vibrazioni e la rumorosità delle macchine. Poiché le boccole in materiale composito sono spesso realizzate con un materiale resistente, sono la scelta ideale per ridurre l'usura dei cuscinetti. Il composito POM contribuisce inoltre a ridurre l'accumulo di calore causato dall'attrito. Ciò contribuisce a prolungare la durata dei cuscinetti fino a quattro volte rispetto ad altri materiali convenzionali come l'acciaio.

Boccola in PTFE composito

Si tratta di un tipo di boccola realizzata con due materiali diversi, tra cui il teflon e il metallo. Questi tipi di boccole sono utilizzati come cuscinetti in varie applicazioni industriali. Lo scopo principale è quello di ridurre l'attrito tra le parti in movimento di una macchina.

2. Boccola metallica

Come dice il nome, queste boccole sono costituite da metallo o leghe metalliche che formano una struttura a due o tre strati con supporto in acciaio. Queste boccole hanno una resistenza meccanica molto elevata, che le rende adatte ad applicazioni ad alta velocità e con carichi che richiedono la lubrificazione. I metalli utilizzati dipendono dal tipo di ambiente industriale o di applicazione. Le boccole hanno metodi di lubrificazione diversi a seconda delle dimensioni, della composizione e dell'applicazione.

Le boccole metalliche sono ulteriormente classificate in 6 tipi principali, tra cui:

Boccola in bronzo

Il bronzo è il materiale preferito per le boccole, poiché si trova solitamente in una varietà di leghe e composizioni. È possibile utilizzare le boccole in bronzo per vari scopi nella produzione industriale.

Le boccole in bronzo sono più resistenti alla deformazione e alla rottura rispetto ad altri materiali. Come la plastica, i cuscinetti in bronzo sono robusti e resistenti alla ruggine. Sul mercato sono disponibili anche boccole in bronzo autolubrificanti che possono essere utilizzate in varie applicazioni.

Le boccole in bronzo possono essere utilizzate in vari modi e per numerose applicazioni, tra cui la lavorazione degli alimenti, lo stampaggio a iniezione, le macchine automobilistiche, le macchine per il movimento terra, la produzione di ferro e acciaio e altro ancora.

Boccola in grafite

Le boccole di grafite sono impiegate in molte applicazioni perché offrono proprietà meccaniche e fisiche uniche. Le boccole di grafite contribuiscono all'efficienza, alla produttività e alle prestazioni dei macchinari di filatura grazie al loro basso coefficiente di attrito.

La grafite, un minerale naturalmente oleoso, è il migliore materiale per le boccole, perché riduce l'attrito senza l'uso di fluidi aggiuntivi. Per creare cuscinetti con lubrificazione in grafite si utilizzano boccole in bronzo con tappi in grafite. La grafite ha la massima stabilità termica e mantiene la sua forma e la sua struttura a temperature fino a 5000°F.

La grafite lavorata è ampiamente utilizzata in ambienti caldi, ad esempio in sistemi con capacità di carico in cui i lubrificanti e i grassi metallici si deteriorano. È possibile utilizzare le boccole in grafite per innumerevoli scopi, tra cui forni e fornaci, applicazioni alimentari, industrie chimiche, industrie automobilistiche, metalli e altro ancora.

Boccola in acciaio

Come suggerisce il termine, le boccole in acciaio sono realizzate in acciaio o in acciaio inossidabile. Queste boccole sono realizzate in acciaio altamente resistente e sono quindi lo strumento perfetto per le applicazioni con perno a bassa velocità. Le boccole in acciaio sono realizzate con un metodo di produzione ecologico che migliora la resa del materiale e riduce i trucioli.

Boccola in ottone

La boccola in ottone, nota anche come boccola a manicotto in ottone, è tipicamente realizzata in ottone. La boccola in ottone è un componente del perno che aiuta a proteggere il corpo da eventuali danni causati da forze trasferite attraverso l'albero.

È possibile utilizzare le boccole in ottone per una serie di scopi, tra cui motori elettrici, motori di automobili e altro ancora. Inoltre, le boccole in ottone sono disponibili in una serie di dimensioni, in quanto possono adattarsi a pareti sottili e spesse, flangiate, cilindriche, flangiate e altro ancora.

Boccola in alluminio

Le boccole in alluminio sono preferite per la loro durezza, che garantisce una lunga durata. In origine erano utilizzate nelle biciclette, ma si sono fatte strada fino ad essere impiegate nelle automobili e, attualmente, in una varietà di macchine diverse.

Le boccole in alluminio sono in grado di sopportare grandi carichi assiali e radiali, il che le rende un valido candidato per l'impiego nell'industria aerospaziale e agricola. Alcune delle applicazioni più comuni includono l'uso nei cilindri idraulici per il montaggio di strumenti (ad esempio, tappi di scarico/riempimento del fluido, indicatori di fluido o elementi di sfiato), contenitori e serbatoi.

Boccola bimetallica

Come suggerisce il nome, le boccole bimetalliche sono costituite da due metalli diversi. In particolare, si tratta di due strisce metalliche di metalli diversi; nella maggior parte dei casi, il primo metallo è l'acciaio mentre l'altro può variare dal rame all'alluminio e persino all'ottone. Questo strato bimetallico funge da rivestimento interno della boccola, fornendo una buona protezione contro l'usura. Sono particolarmente utili nelle applicazioni in cui vengono utilizzati carichi medi a velocità medie o carichi elevati con velocità lente.

3. Boccole in plastica

Le boccole in plastica sono un'ottima alternativa alle boccole in metallo in molte applicazioni, grazie al loro basso tasso di usura. Sono leggere rispetto alle boccole metalliche e hanno coefficienti di attrito inferiori. Essendo in plastica, si conformano facilmente sotto carico e mantengono la capacità di funzionare al meglio. Realizzate in plastica composita, hanno un'elevata resistenza alla trazione e sono utilizzate in diverse applicazioni industriali.

Le boccole in plastica sono costituite principalmente da leghe termoplastiche e lubrificanti solidi. Hanno anche una matrice di fibre che rafforza la resistenza della loro struttura. Sono relativamente più accessibili in quanto realizzate con materiali a basso costo come polietilene, nylon, teflon e UHMW. I materiali plastici di fascia alta, come Torlon, PEEK e Vespel, costituiscono una gamma costosa di boccole in plastica.

Le boccole in plastica sono disponibili in altri quattro tipi, come indicato di seguito:

Boccola in nylon

Le boccole in nylon sono robuste e stanno sempre più sostituendo le boccole in metallo in molte applicazioni. Il materiale ha eccezionali proprietà antiusura ed elimina la necessità di una lubrificazione esterna.

Le boccole in nylon, nonostante la loro robustezza, sono leggere e non producono lo stesso rumore delle boccole in metallo durante il funzionamento. Hanno un basso coefficiente di attrito e un'elevata resistenza agli acidi deboli, ai carburanti e agli alcali.

Boccola in polimero

Autolubrificanti e prive di manutenzione, le boccole in polimero sono realizzate con una struttura intrecciata che garantisce un'elevata resistenza alla trazione e supera facilmente le boccole per stampi a iniezione. Presentano un'elevata resistenza ai carichi pesanti e alla formazione di galli, che le rende adatte ad applicazioni che comportano oscillazioni e velocità elevate.

Le boccole in polimero sono per lo più chimicamente inerti; hanno un basso tasso di assorbimento dell'acqua e possono lavorare ad alte temperature senza subire deformazioni.

Boccola in PTFE

Le boccole in PTFE sono a basso attrito e sono in grado di resistere a variazioni di temperatura elevate, il che le rende adatte a numerose applicazioni industriali. Sono classificate come boccole multifunzionali in quanto possono essere utilizzate in una varietà di settori che vanno da quello elettrico, termico, nucleare, chimico, farmaceutico e persino nelle centrali elettriche. Si trovano comunemente nei treni e nelle macchine ad alte prestazioni.

Sono realizzati con materiali che presentano un'elevata tolleranza ai fattori ambientali, resistenza al calore, basso coefficiente di attrito e proprietà non adesive. L'unico aspetto negativo è che sono altamente flessibili, il che significa che spesso possono strisciare o torcersi. Con l'aggiunta di riempitivi, anche questo aspetto può essere risolto e consente ai produttori di offrire una boccola altamente versatile.

Boccola in POM

Sviluppate con l'obiettivo dell'autolubrificazione, queste boccole sono adatte a carichi pesanti che operano a basse velocità. Hanno una buona resistenza all'usura e un basso coefficiente di attrito. Le boccole in POM trovano applicazione in settori come quello agricolo, civile, meccanico e delle costruzioni.

Le boccole in poliossimetilene o POM sono solitamente costituite da un supporto in acciaio a cui viene applicato uno strato di rame/bronzo sinterizzato. Infine, allo strato di rame/bronzo viene aggiunto uno strato di POM che incorpora i pozzetti di grasso che trattengono i lubrificanti.

Tipi di boccole per forma

In termini di forme, esistono quattro tipi principali di boccole.

Boccola a strisciamento cilindrica

Come suggerisce il nome, le boccole cilindriche hanno una forma cilindrica, realizzata in dimensioni standardizzate per il settore e sono parti di macchina pronte per essere montate. Le boccole cilindriche hanno un supporto sia interno che esterno che sostiene lo strato di scorrimento al centro.

Le boccole cilindriche sono più resistenti dei cuscinetti e in grado di sopportare forze più elevate rispetto ai cuscinetti metallici, il che le rende ideali per carichi variabili unidirezionali, movimenti di rotazione e cuscinetti a guida assiale.

Boccola flangiata

Le boccole flangiate sono quasi identiche alle boccole cilindriche, con una sola differenza: hanno una flangia su un'estremità. La flangia può servire a diversi scopi, dal montaggio o allineamento della boccola a una comoda installazione. Sono comunemente utilizzate in applicazioni con bulloni passanti che consentono di utilizzare un bullone di diametro inferiore per risparmiare peso senza ridurre la superficie di appoggio dell'elemento di fissaggio contro la parete del longherone, riducendo al contempo le sollecitazioni della filettatura del bullone di montaggio.

Rondella di spinta

Le rondelle di spinta non sono boccole vere e proprie, ma sono un componente molto importante. Sono fondamentalmente rondelle piatte che si trovano tra un componente fisso e una superficie di rotolamento, sostenendo il carico assiale o il movimento su un albero che va da un lato all'altro, limitando qualsiasi movimento lungo l'albero. Costituiscono una superficie su cui si appoggia un cuscinetto o una boccola.

Piastre scorrevoli

Le piastre di scorrimento sono componenti comuni utilizzati per la costruzione di utensili e stampi. Richiedono poca manutenzione e sono molto diffuse in settori quali l'industria automobilistica, l'ingegneria meccanica, il sollevamento, la tecnologia di saldatura, le macchine per stampi a iniezione e la tecnologia di trasporto.

Le piastre di scorrimento sono considerate cuscinetti lineari che possono essere giunti di estensione di ponti o altri componenti meccanici. Il principio è abbastanza simile a quello di un cuscinetto o di una boccola. Una piastra è ferma e l'altra scorre su di essa per contrastare l'espansione o la contrazione. Le piastre di scorrimento possono essere realizzate in una varietà di materiali che vanno dall'acciaio al PTFE e al TEF-MET.

Che cos'è un cuscinetto?

Un cuscinetto è un elemento della macchina che riduce l'attrito e le sollecitazioni di movimentazione, consentendo alle macchine di funzionare a velocità elevate. Spesso è composto da due elementi multipli. I cuscinetti possono essere utilizzati in varie applicazioni industriali per sostenere gli alberi rotanti dei macchinari. I cuscinetti forniscono una sorta di posizione tra le parti della macchina, consentendo al contempo un movimento fluido tra di esse.

I cuscinetti consentono alle due superfici interconnesse di scorrere, rotolare o strisciare l'una sull'altra anziché sfregare l'una contro l'altra, distribuendo il carico sulle parti rotolanti e permettendo alla macchina di girare.

Quali sono i tipi di cuscinetti?

I tipi di cuscinetti più comuni utilizzati nelle applicazioni industriali sono i seguenti, a seconda della natura del movimento relativo richiesto e delle limitazioni che devono essere imposte.

1.     Cuscinetto a sfera

I cuscinetti a sfera sono i tipi di cuscinetti più comuni e utilizzati. Il cuscinetto a sfere è un componente meccanico che migliora l'efficienza di sistemi e apparecchiature.

L'elemento di rotolamento del cuscinetto a sfere è costituito da un'unica fila di sfere. Le sfere sono posizionate tra due anelli. Le sfere sono generalmente in acciaio inossidabile per ridurre l'attrito.

I cuscinetti a sfera possono essere utilizzati per vari scopi industriali, dai piccoli carrelli della spesa agli enormi macchinari e alle installazioni delle centrali elettriche. I cuscinetti a sfera riducono l'attrito tra le parti o le superfici in movimento con l'aiuto dei componenti di rotolamento, ottenendo risultati estremamente precisi.

2.     Cuscinetto a strisciamento

Il tipo più tipico di cuscinetto è il cuscinetto a strisciamento, comunemente chiamato "cuscinetto a strisciamento" o "cuscinetto scorrevole". I cuscinetti a strisciamento sono tra i tipi di cuscinetti più utilizzati e meno costosi per vari scopi.

I cuscinetti a strisciamento hanno in genere tre movimenti separati e ogni movimento dà al cuscinetto un nome distinto.

• Sia per i movimenti radiali che per quelli rotazionali, il cuscinetto viene definito cuscinetto a perno.
• Per il movimento lineare, il cuscinetto si chiama cuscinetto lineare o cuscinetto a strisciamento.
• Per i movimenti assiali o che si sviluppano su un asse, il cuscinetto è definito reggispinta.

Tuttavia, il tipo di cuscinetto a strisciamento più comune viene definito "cuscinetto a perno". I cuscinetti a strisciamento possono essere utilizzati per innumerevoli applicazioni, tra cui alberi a camme, alberi a gomito, motori a combustione, motopropulsori, applicazioni rotanti e altro ancora.

3. Cuscinetto a rulli

Poiché sia i cuscinetti a sfera che cuscinetti a rulli sono fatti per trasportare il peso senza creare attrito, sono relativamente simili tra loro. Tuttavia, un cuscinetto a rulli è un cuscinetto con un elemento volvente. Questi cuscinetti possono avere una o più file di componenti volventi e sono estremamente adattabili a qualsiasi applicazione.

Un cuscinetto a rulli trasferisce carichi maggiori rispetto a un cuscinetto a sfere, anche se impedisce la separazione dei suoi componenti mobili utilizzando rulli cilindrici anziché sfere. I cuscinetti a rulli hanno due file di corpi volventi.

Se combinati con varie forme di rulli, i cuscinetti a rulli possono sopportare carichi radiali e assiali riducendo al minimo l'attrito. I cuscinetti a rulli sono in genere adatti per applicazioni a bassa velocità, nonostante siano in grado di sostenere pesi maggiori rispetto ai cuscinetti a sfere.

Esistono diversi tipi di cuscinetti a rulli disponibili sul mercato e ogni tipo ha un'applicazione particolare. I cuscinetti a rulli possono essere utilizzati nei sistemi di trasporto merci, nei motori, nel settore agricolo, nell'industria aerospaziale e automobilistica, nelle attrezzature per impieghi gravosi, nelle apparecchiature mediche, nelle centrali elettriche e altro ancora.

Come scegliere tra cuscinetti e boccole?

La scelta dei migliori tipi di cuscinetti o boccole dipende dal tipo di applicazione industriale e dai requisiti delle macchine. Ciò include fattori fondamentali quali:

- Velocità

- Capacità di carico

- Lo stress

- Produttività

- Efficienza della macchina

- Fluidità dell'operazione

- Velocità della macchina

- Rumore operativo

- Durata della macchina

- E progettazione dei componenti della macchina

Se le applicazioni sono relative allo scorrimento e non al rotolamento, la scelta migliore è quella delle boccole. Altre applicazioni in cui la scelta delle boccole è la migliore sono i sistemi di sospensione dei veicoli, il movimento di parti di macchine di precisione e le applicazioni di bilanciamento.

Se le applicazioni sono relative a un contratto tra componenti che interagiscono all'interno di una macchina, la scelta dei cuscinetti è l'opzione migliore. Per le applicazioni ad alta velocità e basso carico con un alto grado di precisione, la scelta dei cuscinetti è la migliore.

È meglio consultare un esperto prima di scegliere un cuscinetto o una boccola, poiché alcune applicazioni possono far pensare che siano intercambiabili. Si noti che i cuscinetti e le boccole non possono essere sostituiti l'uno con l'altro, per cui è molto importante sapere quale scegliere.

Quando è necessario utilizzare una boccola invece di un cuscinetto?

I cuscinetti sono utilizzati in un'ampia gamma di applicazioni, ma ci sono alcune applicazioni in cui le boccole sono un'opzione di gran lunga migliore rispetto ai cuscinetti. Se la vostra applicazione richiede un'elevata tolleranza di carico, dovreste optare per una boccola invece di un cuscinetto standard. Se la vostra applicazione richiede una lubrificazione costante, dovete optare per un'opzione che elimini questo problema. Le boccole sono autolubrificanti perché presentano sulla loro superficie uno schema uniforme di tacche che fungono da serbatoi di lubrificante. Inoltre, se vi sono applicazioni che richiedono operazioni a secco senza l'uso di lubrificanti, anche le boccole sono ideali, poiché le boccole in nylon possono funzionare senza lubrificanti.

In breve, i parametri principali per determinare quando è opportuno utilizzare le boccole invece dei cuscinetti sono:

- Capacità di carico

- Velocità di funzionamento

- Lubrificazione

- Natura dell'applicazione (le applicazioni senza manutenzione richiedono boccole)

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