Quali sono i requisiti specifici per i cuscinetti dei motori aeronautici e come si possono ottenere resistenza alle alte temperature e lubrificazione adeguata?
Innanzitutto, cerchiamo di capire le condizioni operative dei motori degli aeromobili:
1. Alta velocità: la velocità di rotazione di un motore aeronautico standard supera i 18000 giri al minuto e, a velocità così elevate, i requisiti per i materiali sono estremamente stringenti.
2. Alta temperatura: la temperatura di esercizio del motore è molto elevata, la temperatura di esercizio del cuscinetto può raggiungere anche i 300 °C, il materiale del cuscinetto deve essere in grado di resistere alle alte temperature.
3. Elevata affidabilità: che si tratti di un aereo civile o di un caccia, i requisiti di affidabilità sono molto elevati e anche una minima differenza può significare la vita umana.
A causa delelevata temperatura di esercizio della cartucciaL'anello esterno è realizzato in materiale AISI M50, caratterizzato da elevata resistenza e stabilità termica, e può raggiungere una durezza di 58 HRC a 300 °C.
Quando si funziona ad alta velocità, poiché l'anello interno del cuscinetto ruota, la forza centrifuga è molto elevata e la sezione trasversale dell'anello interno del cuscinetto sopporta una sollecitazione di trazione circonferenziale, quindi non devono esserci microfratture sulla superficie dell'anello interno per evitare la propagazione delle cricche sotto sollecitazione di trazione, quindi il materiale AISI M50NiL viene spesso utilizzato come anello interno.
A causa dell'elevatissima velocità, al fine di ridurre il carico aggiuntivo generato dalla forza centrifuga della sfera d'acciaio, si utilizza generalmente un materiale ceramico relativamente leggero e duro, come il nitruro di silicio (Si3N4) o il carburo di titanio (TiC), e talvolta, per aumentare la resistenza all'usura degli anelli interno ed esterno del cuscinetto e ridurre l'attrito, anche le piste di rotolamento degli anelli interno ed esterno vengono rivestite con ceramica.
La temperatura del motore può superare i 300 °C, con picchi superiori a 1500 °C; come fa a sopportare temperature di soli 300 °C? Questo è merito del sistema di lubrificazione. Infatti, la funzione principale del sistema di lubrificazione dei cuscinetti è anche il raffreddamento.
Una parte riguarda la lubrificazione; la lubrificazione dei cuscinetti del motore è in realtà simile alla lubrificazione dei cuscinetti generici, poiché la velocità di rotazione dei cuscinetti è troppo elevata e non è possibile utilizzare la tenuta a contatto, quindi il cuscinetto del motore utilizza un metodo di tenuta a labirinto. Tuttavia, l'olio lubrificante utilizzato è molto migliore, perché poiché la temperatura di esercizio è troppo elevata, l'olio lubrificante generico tende a ossidarsi e deteriorarsi facilmente, quindi in genere si utilizza olio sintetico MIL-PRF23699HTS.
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Data di pubblicazione: 14 agosto 2025
