Risolvere il problema delle vibrazioni con Faizanè

Il rischio delle vibrazioni.

Una vibrazione, in meccanica, è un tipo di movimento caratterizzato da una serie di ripetizioni scandite ad intervalli di tempo regolari. Per descrivere una vibrazione, in prima battuta, si possono fornire due parametri fisici: la frequenza, ossia il numero di ripetizioni eseguite nell’unità di tempo, e l’ampiezza di vibrazione, che equivale al massimo spostamento rispetto alla posizione di equilibrio statico. Per le frequenze la l’unità di misura comunemente impiegata è l’Hertz (Hz), che è definibile come numero di eventi avvenuti in un secondo, mentre l’ampiezza è semplicemente una lunghezza e va misurata come tale.

Esaminando un sistema meccanico possiamo determinare una serie, teoricamente infinita, di frequenze che vengono definite “proprie” a cui sono associati modi di vibrare corrispondenti, ossia ampiezze e direzioni di moto delle diverse parti. In altre parole, ogni sistema meccanico, se viene spostato dalla propria posizione di equilibrio e poi lasciato libero incomincerà ad oscillare con un preciso numero di ripetizioni al secondo, che chiameremo frequenza propria associata a quella specifica direzione di movimento, detta modo di vibrare.

L’esempio più semplice, forse, è quello della tipica molla a spirale che, dopo essere stata allungata e lasciata poi libera di muoversi, inizia ad oscillare con una determinata frequenza che è indipendente dall’allungamento iniziale della molla, ma è funzione solo delle sue caratteristiche strutturali e precisamente dalla sua massa e dalla sua rigidezza.

Il rischio più grave nelle applicazioni industriali e veicolistiche è quello dell’isolamento del sistema rispetto alle frequenze forzanti che provengono dall’esterno, soprattutto quando queste rischino di danneggiare parti del sistema o producano effetti fastidiosi o addirittura nocivi per l’uomo. I prodotti antivibranti commercializzati da Faizanè svolgono, in modi differenti e in ambiti diversi, esattamente la funzione di isolare un sistema meccanico dalla fonte di una vibrazione che potrebbe essere dannosa.

I danni prodotti dalle sollecitazioni armoniche

Il fenomeno delle oscillazioni forzate si presenta quando un sistema meccanico non è libero di oscillare dopo aver subito uno spostamento, ma è soggetto ad una forza armonica che lo sollecita con una determinata frequenza. Accade, cioè, che il sistema debba vibrare obbligatoriamente nella direzione e con la frequenza imposta dalla forzante e dai vincoli a cui è sottoposto.

Questo tipo di fenomeno si verifica, ad esempio, in tutti i sistemi meccanici connessi a motori elettrici o a combustione interna che producono sempre vibrazioni che si manifestano, innanzi tutto, come rumore, ma che possono anche creare problemi strutturali al sistema, non vendono smorzate adeguatamente. Se la frequenza della sollecitazione forzante, infatti, è uguale, o comunque molto vicina, al valore di una frequenza propria del sistema si ha un aumento teoricamente illimitato dell’ampiezza delle oscillazioni, chiamato risonanza, che può recare danni strutturali notevoli.

In ogni caso, anche se le frequenze di risonanza vengono evitate in sede progettuale, le vibrazioni possono accorciare la vita dei componenti meccanici attraverso fenomeni di fatica e provocare disagi o danni alle persone a contatto con il sistema. Basti pensare alla rumorosità dei veicoli o delle apparecchiature industriali e ai danni alla salute prodotti dal contatto prolungato con elementi vibranti nel caso di operatori alle macchine utensili o di autisti di mezzi.

Tutti i sistemi meccanici, però, possono essere isolati dall’azione delle forzanti, in modo più o meno deciso a seconda del rischio connesso alla vibrazione, utilizzando dei componenti antivibranti che abbiano la capacità di smorzare le vibrazioni, ossia di diminuirne l’ampiezza.

Dal punto di vista dei materiali, i metalli sono, generalmente, pessimi smorzatori, mentre le gomme e, talvolta, le plastiche hanno una struttura molecolare, formata da lunghe catene di polimeri disposte in modo irregolare, che rallenta il propagarsi delle oscillazioni, e li rende quindi adatti all’isolamento dei sistemi meccanici dalle azioni forzanti dei motori.

I prodotti antivibranti di Faizanè.

Il problema del disaccoppiamento di una struttura meccanica da un motore che la alimenta, sia esso elettrico o termico si affronta, in modo praticamente universale, inserendo un elemento in gomma che sia in grado di smorzare le vibrazioni trasmesse alla struttura.

Le soluzioni progettuali che concretizzano quest’idea generale nelle diverse applicazioni concrete sono però molto varie, sia per la diversità dei contesti applicativi, sia per la necessità di agire su oscillazioni con frequenze e ampiezze molto diverse tra loro. Nel magazzino di Faizanè, infatti, troverete molti prodotti che possono essere considerati antivibranti, proprio perché la nostra azienda ha l’intenzione di venire incontro il più possibile alle esigenze applicative di tutta la nostra clientela.

Lo studio delle mescole delle gomme utilizzate per le parti smorzanti di questi prodotti gioca, in primo luogo, un ruolo fondamentale per determinare i parametri caratteristici di un prodotto antivibrante. In particolare, ogni supporto antivibrante è caratterizzato da una combinazione tra carico sopportato, cedimento corrispondente e frequenza forzante da isolare e il progettista dovrà quindi determinare la frequenza più pericolosa per il sistema, ad esempio la frequenza propria più bassa, e conoscere quale forza si scaricherà su ogni supporto. In questo modo, utilizzando degli specifici diagrammi normalizzati disponibili per ogni prodotto commercializzato da Faizanè, sarà possibile calcolare quale valore del cedimento del supporto sia più adatto a smorzare quella determinata azione forzante.

Attraverso un procedimento di questo tipo, applicato di volta in volta ai singoli casi specifici, si può affrontare e risolvere un problema di disaccoppiamento in campo industriale, ad esempio sulle macchine utensili o sui generatori alimentati con motori a combustione interna, ma anche ottenere l’isolamento dell’abitacolo di un mezzo di trasporto rispetto alle vibrazioni prodotte dal motore che garantirà un buon livello di confort per i passeggeri e per l’autista.

I prodotti antivibranti che troverete nel nostro catalogo sono di diverso tipo: piedini gommati di pratico utilizzo, supporti con geometrie complesse per applicazioni particolari, giunti di espansione utilizzati nelle tubazioni degli impianti termoidraulici e ancora molle ad aria di tipo Diapress.

La complessità dei fenomeni fisici e la varietà delle applicazioni rendono la scelta del tipo di prodotto antivibrante più adatto alle vostre esigenze di certo non sempre agevole e univoca. Per questo motivo, Faizanè si avvale della collaborazione di team di esperti che, grazie alla propria professionalità ed esperienza, potrà consigliarvi e trovare insieme a voi la soluzione migliore per le vostre esigenze specifiche.