I cuscinetti sono degli strumenti meccanici che hanno la capacità di ridurre o eliminare l’attrito tra due o più elementi in movimento. I cuscinetti volventi, in particolare, sono formati da due anelli concentrici separati da uno strato intermedio in cui è inserita una gabbia che a sua volta contiene e guida degli elementi volventi, ovvero in grado di rotolare senza strisciare.
Scoperto il principio alla base del funzionamento dei cuscinetti volventi, essi sono stati declinati in decine di versioni diverse per ogni utilizzo e situazione (com’è possibile vedere a questa pagina), e attualmente è possibile trovarne sul mercato in una vasta gamma di tipologie, dimensioni, combinazioni di materiali e funzionalità.
Questi componenti meccanici, possono vantare una lunga storia; il primo a comprenderne i principi fisici e meccanici fu Leonardo da Vinci, furono poi oggetto di studi, approfondimenti, evoluzioni e brevetti fino a giungere, negli ultimi decenni del XIX secolo, alla forma conosciuta attualmente.
Leonardo da Vinci e i primi progetti di cuscinetti a sfera
L’artista e studioso fiorentino era particolarmente attratto dalle leggi fisiche e meccaniche ed è stato autore di numerosi appunti e progetti avveniristici, considerati folli dai suoi contemporanei ma geniali ai tempi nostri. Leonardo comprese le potenzialità e il meccanismo portante dei cuscinetti più di 500 anni fa, ve ne è testimonianza nei numerosi scritti e disegni da lui lasciati relativi ai suoi studi e alle sue intuizioni.
In particolare introdusse l’idea di spinta sostenuta: varie tipologie di forme portanti sostengono il peso di un albero verticale grazie all’utilizzo di vari tipo di cuscinetti, differenti per fogge e dimensioni. Se interessati ai primi studi di Leonardo in materia potete far riferimento al Codice di Madrid dove potrete trovare anche idee relative anche al cuscinetto a tre sfere, a coni e cilindrico.
I cuscinetti volventi nei secoli scorsi, evoluzioni e brevetti
Il primo brevetto fu depositato nel 1794 da Philip Vaughan, un fabbro gallese particolarmente attento alle innovazioni tecnologiche e amante dei viaggi. Il gallese diede un grande contributo nella progettazione dei primi prototipi e nella prima ingegnerizzazione dei cuscinetti a sfera anche se, come spesso accadeva in passato, non visse a sufficienza per vedere il successo della sua scoperta, commercializzata con un certo seguito pochi decenni dopo la sua scomparsa.
Un secondo brevetto relativo ai cuscinetti a sfera fu depositato nel 1869 da Jules Suriray, meccanico di biciclette Parigino. L’invenzione venne subito applicata nel settore ciclistico anche su biciclette utilizzate per gare di un certo rilievo come la Parigi-Rouen, prima gara ciclistica su strada, di cui la prima edizione si tenne nel Novembre dello stesso anno in cui è stato depositato il brevetto.
Evoluzioni e sviluppi dei cuscinetti volventi
I cuscinetti a sfera si diffusero sempre più grazie alle loro potenzialità utilizzabili in diversi ambiti ma, essendo prodotti con processi manuali di estrema precisione non potevano essere immessi nel mercato in grandi quantità. Fu un tedesco, Friedrich Fischer, a rivoluzionarne il mercato grazie alla realizzazione di una macchina per la rettifica delle sfere, dando il via ad un progressivo percorso di industrializzazione dei cuscinetti volventi.
La produzione industriale su larga scala fu infine realizzata grazie al contributo di a Henry Timken e Sven Gustaf Wingqvist che, tra il finire del XIX secolo e il primo decennio del XX secolo, fondarono dei veri e propri colossi industriali in grado non solo di produrne in grandi quantità, ma anche di effettuare operazioni di ricerca e sviluppo che hanno portato all’attuale varietà, qualità e versatilità di questo componente meccanico particolarmente utilizzato ai giorni nostri. Parallelamente all’avanzamento tecnico di tutto il settore ingegneristico (come approfondito anche in questo articolo) è lecito aspettarsi che in futuro vedremo molte varianti ed evoluzioni anche dei cuscinetti volventi. Seppur sempre più sottile, il margine di miglioramento di efficienza, longevità e sopportazione del carico non sarà mai nullo ed i limiti verranno spinti sempre più in là con il passare del tempo.