I supporti antivibranti sono progettati per attenuare le vibrazioni. Il design del supporto è fondamentale per ottenere la rigidezza e la capacità di carico desiderata.
Questo articolo mira a rispondere ad alcune delle domande ricorrenti sulla progettazione dei supporti antivibranti.
Sapevate qual è lo stress massimo consentito in termini di adesione tra gomma e metallo?
Se ci si aspetta che un supporto antivibrante duri per anni quando installato in assenza di luce solare, oli o altri agenti deterioranti, non si devono superare certe sollecitazioni massime.
Compressione 750 psi
Tensione 150 psi
Taglio 150 psi
Un supporto antivibrante non dovrebbe avere sezioni sottoposte ad alto stress localizzato, in particolare nell’area di intersezione tra gomma e metallo, come le teste e i fori dei bulloni, filetti o rientranze. Di seguito alcuni esempi:
Per ovvie ragioni AMC MECANOCAUCHO preferisce il design dei supporti antivibranti che incorporano superfici piane per la vulcanizzazione, in quanto forniscono minori aree caratterizzate da alta tensione localizzata.
Sapete come la temperatura influisce sul creeping del supporto antivibrante?
A seconda della mescola, a 60º C (140ºF) il creeping della gomma è da due a nove volte maggiore che a 25ºC (80ºF).
Sapevate che la rigidezza di un supporto dipende dal tipo di carico della gomma?
I supporti antivibranti utilizzano la gomma vulcanizzata al metallo per ottenere un'elasticità. Tuttavia, a seconda del tipo di carico, i supporti possono presentare diversi valori di rigidezza.
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TIPO DI CARICO
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CARATTERISTICHE CARICO-FLESSIONE
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(A)
Compression
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(B)
Shear
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(C)
Torsion
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(D)
Tension
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(E)
Buckling
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Carico di compressione
La parola compressione è usata per indicare una riduzione della dimensione (spessore) di un elemento elastomerico lungo la linea della forza applicata esternamente. La caratteristica di rigidezza degli elastomeri sollecitati in compressione mostra una non linearità (indurimento) che diventa particolarmente pronunciata per deformazioni superiori al 30%. Carico di compressione. Il carico di compressione è spesso impiegato per fornire una bassa rigidezza iniziale per l'isolamento dalle vibrazioni e una rigidezza finale relativamente alta per limitare la deflessione dinamica sotto eccitazioni d'urto. A causa delle caratteristiche di indurimento non lineare del carico di compressione, è il tipo di carico meno efficace per l'immagazzinamento di energia e quindi non è raccomandato quando l'attenuazione della forza o la trasmissione dell'accelerazione è la preoccupazione principale. (L'energia immagazzinata da qualsiasi molla è l'area sotto la curva carico-flessione).
Carico di taglio
Il carico di taglio, illustrato nella figura precedente, si riferisce alla forza applicata a un elemento elastomerico in modo da far scorrere parti adiacenti in direzioni opposte. Una costante elastica quasi lineare fino a circa il 200 per cento di deformazione da taglio è caratteristica della sollecitazione dell'elastomero a taglio.
A causa di questa costante elastica lineare, il carico a taglio è il tipo preferito di carico perché fornisce una risposta in frequenza costante per piccole e grandi deformazioni dinamiche di taglio in un semplice sistema di massa a molla. Il carico a taglio è anche utile per gli isolatori d'urto in cui è importante attenuare la trasmissione della forza o dell'accelerazione, a causa della sua capacità di immagazzinare energia in modo più efficiente rispetto al carico a compressione.
Carico di tensione
Il carico di tensione si riferisce a un aumento della dimensione (spessore) di un elemento elastomerico nella direzione della forza applicata esternamente. Gli elastomeri sollecitati in tensione mostrano una costante elastica non lineare (ammorbidimento). Per una data deflessione, il carico di tensione immagazzina energia in modo più efficiente del carico di taglio o di compressione. Per questo motivo, il carico in tensione è stato occasionalmente usato per sistemi di isolamento dagli urti. Tuttavia, in generale, il carico di tensione non è raccomandato a causa dei carichi risultanti nell’area di vulcanizzazione elastomero-metallo, che può causare la rottura prematura del materiale.
Carico di deformazione
Il carico di deformazione si verifica quando il carico applicato esternamente fa sì che un elemento elastomerico si avvolga o si pieghi nella direzione del carico applicato. Le caratteristiche di rigidezza durante la fase di deformazione possono essere utilizzate per ricavare i benefici di entrambe le caratteristiche di rigidezza di ammorbidimento (per la parte iniziale della curva carico-flessione) e di indurimento (per la parte successiva della curva carico-flessione). La modalità di instabilità fornisce quindi un'elevata capacità di immagazzinamento dell'energia ed è utile per gli isolatori d'urto dove la trasmissione della forza o dell'accelerazione è importante e dove è richiesto lo snubbing (cioè la limitazione del movimento) sotto carichi dinamici transitori eccessivamente elevati. Questo tipo di caratteristica di rigidezza è caratteristica di certi materiali elastomerici in schiuma ammortizzante e da isolatori elastomerici appositamente progettati. Tuttavia, è importante notare che anche i semplici elementi di compressione si deformano quando il rapporto di sottigliezza (il rapporto lunghezza/larghezza senza carico) supera 1,6.
Le combinazioni dei tipi di carico descritti sopra vengono comunemente utilizzate come caratteristiche combinate di carico-flessione. Consideriamo, per esempio, un isolatore a compressione che è installato ad angolo invece che nella solita posizione verticale. In queste condizioni, si comporta come un isolatore di tipo compressione-taglio quando viene caricato nella direzione verticale verso il basso. Quando viene caricato nella direzione verticale verso l'alto invece si comporta come un isolatore di tipo combinato taglio-tensione.
Le combinazioni dei tipi di carico descritti sopra vengono comunemente utilizzate come caratteristiche combinate di carico-flessione. Consideriamo, per esempio, un isolatore a compressione che è installato ad angolo invece che nella solita posizione verticale. In queste condizioni, si comporta come un isolatore di tipo compressione-taglio quando viene caricato nella direzione verticale verso il basso. Quando viene caricato nella direzione verticale verso l'alto invece si comporta come un isolatore di tipo combinato taglio-tensione.
Sapevate come la forma di un supporto antivibrante influisce sulla sua rigidezza?
La forma modellata della sezione in gomma dell'antivibrante ha una grande incidenza sulla curva di flessione del carico del supporto. Di seguito sono riportati alcuni esempi di come la forma o il design del supporto antivibrante influisce sulla rigidezza del supporto stesso.
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Forma
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Curva caratteristica forza-corsa
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Note
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Molla simmetrica angolata
Supporto superiore/supporto a spigolo
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Frequentemente utilizzato su supporti in gomma-metallo.
A seconda dell'angolo della molla varia da digressivo in compressione a progressivo con un angolo ripido. Nella direzione x, da rigido con un angolo piatto a morbido con un angolo ripido.
Nella direzione y è sempre più morbido.
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Molla conica (sezione)
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Frequentemente utilizzato su supporti idraulici.
Comportamento come per le molle a tazza: da lineare a digressivo, progressivo nel passaggio a molla cilindrica cava.
Tasso radiale della molla variabile, a seconda dell'altezza del nucleo e dell'angolo.
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Molla cilindrica cava (sezione)
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Frequentemente utilizzato come molla interna su supporti idraulici con anello intermedio.
Digressiva in tensione, progressiva in compressione. Molto morbida e decrescente in direzione radiale.
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Molla rettangolare
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Spesso utilizzato vulcanizzato su un lato come tampone di arresto o di supporto della coppia.
Digressivo sotto tensione, progressivo sotto compressione. Molto morbido e digressivo in direzione trasversale.
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Forma
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Curva caratteristica forza-corsa
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Note
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Cilindrica (sezione)
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Un articolo standard, vulcanizzato su entrambi i lati. A volte installato come tampone di arresto o di supporto della coppia. Digressivo sotto tensione, progressivo sotto compressione.
Molto morbido e digressivo in direzione trasversale.
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Bussola (sezione)
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Parte in gomma compressa tra due anelli cilindrici, articolo standard da catalogo. Come supporti motore, utilizzato principalmente come piccolo occhio del supporto a pendolo.
Per una buona durata, la gomma deve essere precaricata radialmente (calibrata)
Notevolmente più morbida in direzione assiale che in direzione radiale.
Soluzioni con tasche sono dei supporti angolari.
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Loop (sezione)
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Sono forme speciali utilizzate per chiudere le camere di lavoro delle idroguide e dei supporti in scatole di montaggio.
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Se siete interessati a questo argomento, non esitate a contattare i nostri Ingegneri Applicativi. Saranno in grado di aiutarvi e fornirvi il loro supporto. Modulo di contatto Ingegneri Applicativi AMC-MECANOCAUCHO®.
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