Cosa causa la stenosi? Come ridurli.

A meno che tu non stia suonando il violino, la attrito o lo stick-slip è una condizione indesiderata causata dalla differenza tra attrito statico e dinamico tra le due superfici. Quando si verifica attrito nelle guide lineari, può portare a vibrazioni (movimento a scatti), movimento bloccato, requisiti di coppia fluttuanti o perdita di precisione sotto forma di superamento.

Cosa causa la stenosi?

Il coefficiente di attrito statico (μs) tra due superfici è quasi sempre superiore al coefficiente di attrito dinamico (cinetico) (μk) e questa variazione di attrito è la causa alla base dello stick-slip.

Tutte le superfici presentano una certa quantità di rugosità. Anche le superfici altamente rifinite e lucidate non sono perfettamente lisce: presentano picchi (denominati "asperità") e avvallamenti che riducono l'area di contatto effettiva delle superfici. In altre parole, in alcuni punti solo i picchi delle due superfici sono in contatto, mentre in altri luoghi i picchi di una superficie si depositano nelle valli dell'altra superficie. E in alcuni punti non c'è contatto tra le superfici.

Poiché le singole aree di contatto sono molto piccole, la pressione tra le superfici è estremamente elevata (pressione = forza ÷ area), e l'adesione avviene in questi punti attraverso un processo noto come saldatura a freddo.

Prima che le superfici possano muoversi, i legami che causano questa adesione devono essere rotti. Allo stesso modo, dove le superfici si incastrano (i picchi di una superficie si depositano negli avvallamenti dell'altra superficie), deve verificarsi abrasione o deformazione plastica per rompere queste aree interconnesse e consentire alle superfici di muoversi.

Una volta che la forza motrice è abbastanza elevata da rompere questi legami tra le superfici – e superare l’attrito statico – inizia il movimento. Ma anche durante il movimento si verificano comunque delle abrasioni perché le superfici non sono ancora perfettamente lisce. La resistenza al movimento dovuta alla restante rugosità superficiale viene definita attrito dinamico o cinetico.

Come ridurre la attrito

Per i cuscinetti lineari che utilizzano la lubrificazione (praticamente tutti i cuscinetti a ricircolo e alcuni cuscinetti a strisciamento), il movimento tra le superfici del cuscinetto attira la lubrificazione negli spazi microscopici tra le superfici. All’aumentare della velocità relativa delle superfici, il film lubrificante diventa più spesso e il contatto superficie-superficie si riduce, quindi l’attrito tra le superfici diminuisce.

Ma i cuscinetti lineari percorrono una distanza finita e poi ritornano nella direzione opposta (a differenza dei cuscinetti radiali, che possono ruotare nella stessa direzione indefinitamente), quindi trascorrono una buona quantità di tempo nella cosiddetta lubrificazione mista, dove l'attrito è minore. determinato sia dalle proprietà delle superfici che dalle proprietà del lubrificante. Pertanto, una lubrificazione adeguata è il modo migliore per controllare o ridurre gli effetti dell'attrito nei cuscinetti a ricircolo (e in alcuni cuscinetti a strisciamento).

Lo stick-slip, o attrito, è spesso più problematico nei cuscinetti a strisciamento che in quelli a ricircolo. Questo perché i cuscinetti a strisciamento presentano una maggiore differenza tra i coefficienti di attrito statico e dinamico. Inoltre, il coefficiente di attrito di un cuscinetto può variare a seconda del carico applicato, dell'usura e dei fattori ambientali.

Per i cuscinetti radenti che scorrono su alberi rotondi, un modo per contrastare gli effetti dello stick-slip è scegliere alberi con la finitura superficiale più elevata (rugosità superficiale più bassa) che sia pratica. E seguire il rapporto 2:1 (noto anche come regola 2:1 o rapporto vincolante) – che specifica che la distanza del braccio momento non deve essere superiore al doppio della lunghezza del cuscinetto – è molto spesso necessario per prevenire lo stick-slip in applicazioni con cuscinetti a strisciamento.

Un'altra opzione per ridurre al minimo, o addirittura prevenire, lo stick-slip consiste nell'utilizzare guide con cuscinetti ad aria. Per i cuscinetti ad aria, l'attrito è esclusivamente una funzione del taglio dell'aria dovuto al movimento. Pertanto, la differenza tra attrito statico e cinetico in un gruppo di cuscinetti ad aria è essenzialmente pari a zero, quindi il problema dello stick-slip è praticamente eliminato.