SUPPORTO

SUPPORTO (fr. palier; ted. Lager; ingl. bearing)

È un organo di macchina, la cui funzione è quella di contrastare (sopportare) l'azione di carichi applicati ad un perno (v. macchine). Il supporto è portante se le linee d'azione dei carichi sono in direzione normale o quasi all'asse del perno; è, invece, di spinta se le linee d'azione sono dirette secondo l'asse del perno (fig. 1).

L'elemento costruttivo più importante di un supporto è costituito dal cuscinetto (a volte riportato in materiale speciale, altre volte in getto di metallo bianco). Nei supporti portanti il perno e il cuscinetto costituiscono un accoppiamento rotoidale, con forma cilindrica per le due superficie contrapposte: quella rotante del perno (elemento pieno) e quella cava del cuscinetto (elemento cavo), la quale può essere in due metà, ovvero formata da più segmenti a settore, oscillanti e orientabili (supporti Michell). In quelli di spinta i risalti del perno ed il cuscinetto (diviso nel tipo Michell in segmenti a settore) sono superficie anulari piane.

Fra le superficie del perno (o suoi risalti) e del cuscinetto si adducono in diversi modi (figg. 2 e 3) sostanze lubrificanti (v. lubrificazione), la cui funzione è quella di accrescerne il grado di scorrevolezza reciproco. A seconda dei valori della velocità di rotazione del perno (o dei suoi risalti) rispetto alle superficie più o meno orientabili del cuscinetto, a seconda delle caratteristiche tecnologiche del lubrificante (specie l'untuosità e la viscosità) e a seconda della legge di ripartizione per le pressioni e temperature lungo il sottilissimo velo di lubrificante (interposta fra perno e cuscinetto), nei supporti sono realizzabili condizioni di attrito cinetico o mediato, di attrito semifluido, semiradente o misto (v. lubrificazione). Nel primo caso (quello dei supporti a elevata velocità, per le turbo-macchine, per alberi di trasmissione con numero di giri superiore a 400 al minuto primo, ecc.) la resistenza d'attrito è una resistenza di viscosità alla periferia del perno o lungo i suoi risalti e ha una legge di ripartizione, che dipende sostanzialmente dalla posizione relativa fra le superficie efficaci del cuscinetto e quella del perno o dei suoi risalti all'atto del funzionamento.

La realizzazione dell'attrito mediato in un supporto presuppone la coesistenza di un velo continuo (film) d'olio lubrificante in pressione, tale che il suo spessore non discenda, in nessun punto del cuscinetto, al disotto del doppio dell'altezza delle scabrosità, dovute alle inevitabili disuniformità di lavorazione per le superficie metalliche del cuscinetto e del perno o suoi risalti.

Sui valori della menzionata differenza di spessori ha influenza un duplice ordine di fenomeni: a) quello delle sfuggite laterali di lubrificante, con la conseguente diminuzione di portanza del supporto; b) quello della curvatura e inclinazione del perno (quest'ultima soltanto per i supporti con cuscinetti ad aggiustaggio fisso) sotto l'azione dei carichi loro applicati (fig. 3).

Nei supporti portanti il fenomeno a) ha un effetto proporzionalmente tanto più pronunziato, quanto minore è la lunghezza l del cuscinetto, rispetto al valore del diametro d del perno, mentre per il fenomeno b) vale l'inverso. Per la lubrificazione completa esiste, cioè, un valore caratteristico per il rapporto l/d, che è quello in corrispondenza al quale viene realizzato il valore massimo per la portanza del supporto, in presenza di una determinata viscosità per l'olio lubrificante e per un dato numero di giri di rotazione (fig. 4).

I valori medî consigliabili per il rapporto l/d sono: 0,8 ad 1,2 per medie portanze, materiali ordinarî e lubrificanti di buone caratteristiche tecnologiche; 0,5 a 0,3 per portanze spinte, materiali molto duri (ad es. il bronzo Caro, che è un bronzo fosforoso col 91,2% di rame, l'8,5% di zinco e il 0,3% di fosforo) e buoni lubrificanti. Una categoria di supporti portanti spinti (per diametri del perno sino a 50 mm.; applicazioni automobilistiche e simili), nella quale si scende a valori 0,3 per l/d è quella dei supporti Caro. Questi sono costituiti (fig. 5) da un anello di acciaio al nichelio, che viene calettato a caldo (t = 120° C) sull'albero alla temperatura ordinaria e che costituisce la superficie rotante e da una bronzina sistema Caro munita di 4 fori, attraverso i quali perviene il lubrificante, di cui si imbeve uno strato di lana, disposto esternamente alla bronzina.

I menzionati supporti lisci rispondono ad un concetto analogo a quello dei supporti con cuscinetto a rotolamento, in quanto la zona d'attrito viene spostata circonferenzialmente verso l'esterno; solo che nei supporti a rotolamento i carichi vengono trasmessi alle porzioni fisse del supporto attraverso organi di rotolamento, che possono essere sfere (fig. 6) o rulli (fig. 7), guidati da gabbie (di lamiera d'acciaio stampata).

Una particolare recente categoria di supporti portanti è quella dei supporti Brillié, con bacini relais e scanalature, disposte nella porzione attiva del cuscinetto in maniera tale, che vi venga realizzata una specie di rotolamento fluido per il velo in pressione di olio lubrificante rispetto ad un certo numero di vortici d'olio che si costituirebbero in corrispondenza ai menzionati bacini relais (fig. 10).

Il calcolo dei supporti deve contemplare i seguenti punti:

1. contenere le perdite d'attrito in limiti adeguati, garantendo un sufficiente margine di sicurezza per il funzionamento del supporto a regime e per il suo avviamento;

2. evitare di raggiungere, a regime, temperature troppo elevate entro il velo di lubrificante;

3. evitare di sollecitare i perni oltre certi limiti;

4. osservare le norme di unificazione (U. N. I. M.) ed evitare di dar luogo a giuochi costruttivi di difficile esecuzione;

5. determinazione del fabbisogno d'olio lubrificante.

6. proprietà tecnologiche del lubrificante da impiegare.

Bibl.: A. G. M. Michell, Progress of fluid film lubrication, in Mechanical Engineering, 1928 e 1930; R. O. Boswall, The theory of film lubrication, Londra 1928; id., The film lubrication of the journal bearing, in Proc. of Mech. Eng., Londra, aprile 1932; E. Falz, Grundzüge der Schmiertechnik, Berlino 1930; M. Medici, Sui problemi della lubrificazione nel campo dei motori primi, in Atti del III° Congresso nazionale degli ingegneri italiani, Trieste, maggio-giugno 1935; H. Brillié, Les phénomènes de viscosité et le graissage, maggio 1932, nonché in Génie Civil, 24 e 30 maggio 1930, 1932, p. 277 ecc.; F. G. Charmock, in Engineering, 20 dicembre 1929; M. Muzzoli, L'attrito nei cuscinetti a rotolamento, in Ricerche d'ingegneria, 1934, n. 5; Caro Bronze Mitteilungen, 1932 segg.; A. Capocaccia, Nuovi orientamenti nella teoria e nella pratica della lubrificazione, in Ricerche d'Ingegneria, 1934, n. 4 e Atti del III° Congresso nazionale degli ingegneri italiani, Trieste, maggio-giugno 1935.