Antivibranti multidirezionali

Cosa sono gli antivibranti multidirezionali e come gestiscono le forze multiassiali

Nel funzionamento reale delle macchine industriali, le forze dinamiche non si propagano mai lungo un unico asse rettilineo. Il moto rotatorio o alternativo di motori, pompe e compressori genera sollecitazioni spaziali complesse che si sviluppano simultaneamente lungo tre assi: verticale, trasversale e longitudinale. Per isolare efficacemente queste oscillazioni non è sufficiente un normale isolatore monodirezionale, ma occorre impiegare antivibranti multidirezionali progettati per reagire in modo controllato alle sollecitazioni multiassiali.

Gli antivibranti multidirezionali sono sistemi elastici in gomma-metallo capaci di deformarsi elasticamente su più piani. Questa caratteristica strutturale permette di ottenere uno smorzamento delle vibrazioni generato dall’attrito interno della mescola elastomerica. Quando il macchinario oscilla, l’energia cinetica viene convertita in calore attraverso la deformazione della gomma, impedendo alle onde d’urto e alle frequenze distruttive di propagarsi alle strutture di fondazione o ai telai portanti, proteggendo al contempo le strumentazioni elettroniche di precisione collegate all’impianto.

Compressione e taglio: la fisica dello smorzamento gomma-metallo nei tre piani spaziali

L’efficacia di un supporto antivibrante multidirezionale risiede nella sua capacità di lavorare alternativamente a compressione e a taglio. L’elastomero risponde a queste due sollecitazioni con rigidità dinamiche profondamente diverse. Mentre la sollecitazione a compressione offre un’elevata capacità di carico statico con una deformazione limitata, la sollecitazione a taglio (shear) garantisce una grande flessibilità ed eccellenti proprietà di isolamento delle vibrazioni, pur supportando carichi inferiori.

Per ottenere un comportamento bilanciato nei tre piani spaziali, la geometria del metallo e l’inclinazione delle pareti in gomma sono progettate per combinare questi due stati di sollecitazione. Quando una forza trasversale agisce sull’antivibrante, una parte della mescola lavora a taglio e una parte a compressione. Questo accoppiamento cinematico evita il rischio di instabilità laterale tipico delle molle metalliche elicoidali e consente di ridurre il propagarsi di rumori e vibrazioni con gli antivibranti in gomma anche in presenza di forti scuotimenti transitori, come le fasi di avviamento e arresto dei motori.

Criteri di scelta e dimensionamento: frequenza propria, frequenza di risonanza e durezza Shore

La selezione di un antivibrante multidirezionale richiede l’analisi accurata di parametri fisici precisi. Il primo dato fondamentale è la frequenza di eccitazione della macchina (espressa in Hz o giri al minuto), strettamente legata alla velocità di rotazione degli organi meccanici. Per ottenere un isolamento efficace, la frequenza propria del sistema sospeso deve essere nettamente inferiore alla frequenza di eccitazione. Se queste due frequenze si avvicinano, si verifica il fenomeno della risonanza, con un incremento distruttivo delle ampiezze di oscillazione.

Un altro elemento cruciale è la durezza Shore (espressa in Sh), che identifica la rigidezza della gomma impiegata. Le mescole standard variano solitamente tra 45° Sh  (morbida, ideale per carichi leggeri e frequenze proprie basse) e 60° Sh  (più rigida, indicata per carichi statici elevati e forte contenimento dei movimenti trasversali). La scelta del corretto grado di durezza Shore permette di calibrare la deflessione statica del supporto sotto il peso del macchinario, assicurando che l’antivibrante lavori nel punto ottimale della sua curva di carico senza raggiungere il limite di snervamento plastico.

I supporti Tipo STM e Spring Brackets: le soluzioni DAB per carichi trasversali e verticali

Per rispondere alle esigenze di isolamento multidirezionale, DAB propone soluzioni ingegnerizzate specifiche come i supporti elastici tipo STM e i supporti della linea Spring Brackets. Questi componenti sono sviluppati per garantire stabilità meccanica e assenza di manutenzione nel lungo periodo, grazie alla qualità del legame chimico gomma-metallo ottenuto tramite vulcanizzazione.

I supporti tipo STM sfruttano la conformazione tronco-conica per sollecitare la gomma contemporaneamente a compressione e a taglio quando sottoposti a forze verticali e trasversali. Questa duplice azione assicura uno smorzamento eccellente in uno spazio di installazione ridotto. I supporti Spring Brackets offrono un’installazione universale estremamente rapida e sono ideali per impedire la trasmissione di rumore strutturale ad alta frequenza, assicurando un comportamento elastico costante e un’elevata resistenza all’usura del tempo.

Applicazioni industriali: dall’isolamento nei settori nautico e ferroviario ai gruppi elettrogeni

L’impiego degli antivibranti multidirezionali trova applicazione in numerosi ambiti industriali in cui i vettori di forza dinamica cambiano direzione continuamente o sono soggetti a forti accelerazioni esterne. Un esempio tipico è il settore nautico, dove i motori entrobordo subiscono non solo le forze generate dalla rotazione dell’asse dell’elica, ma anche le sollecitazioni sussultorie e di rollio provocate dal moto ondoso. In questo contesto, un supporto multidirezionale rigido trasversalmente ma elastico verticalmente è essenziale per preservare l’allineamento dell’albero di trasmissione.

Nel settore ferroviario e nei gruppi elettrogeni carrellati, le accelerazioni dovute al trasporto e agli avviamenti improvvisi richiedono supporti capaci di limitare gli spostamenti transitori senza trasmettere shock alla struttura portante. Anche nel settore del condizionamento e del pompaggio, dove le pompe idrauliche generano colpi d’ariete e pulsazioni di pressione multidirezionali, l’uso di antivibranti a bassa frequenza con comportamento multidirezionale previene la fessurazione delle tubazioni rigide e la propagazione del rumore per via solida all’interno degli edifici.

Errori comuni nella progettazione del layout di isolamento multidirezionale

Uno degli errori più diffusi in fase di progettazione è la sottostima della distribuzione disomogenea dei pesi del macchinario. Spesso si tende a posizionare antivibranti identici ai quattro angoli della macchina, ignorando che il baricentro reale è spostato a causa della presenza di motori disassati, pompe flangiate o serbatoi di fluido. Questa asimmetria sovraccarica alcuni supporti e ne lascia altri parzialmente scarichi, alterando le frequenze proprie calcolate e riducendo drasticamente l’efficacia del sistema di isolamento.

1. Verificare sempre la posizione reale del baricentro del macchinario per ripartire correttamente i carichi statici sui singoli punti di appoggio.
2. Evitare l’accoppiamento rigido di tubazioni, condotte d’aria e cablaggi elettrici che agiscono come ponti acustici bypassando l’azione degli antivibranti.
3. Non serrare eccessivamente i bulloni di fissaggio oltre la coppia raccomandata, per evitare la precompressione anomala della gomma e la conseguente perdita di elasticità multidirezionale.

L’efficacia di un sistema antivibrante non dipende solo dal singolo componente, ma dall’analisi globale delle connessioni fisiche che collegano la macchina all’ambiente circostante. Un solo collegamento rigido può vanificare l’intero investimento di isolamento acustico e vibrazionale.

Manutenzione e ciclo di vita degli antivibranti multidirezionali

Gli antivibranti in gomma-metallo sono componenti soggetti a invecchiamento naturale dovuto a fattori ambientali e meccanici. L’esposizione prolungata a temperature elevate (superiori ai 70-80 °C per mescole standard), l’ossigeno, l’ozono e la contaminazione da oli lubrificanti o carburanti accelerano il processo di irrigidimento dell’elastomero. Questo fenomeno comporta una variazione della durezza Shore iniziale e un progressivo aumento della frequenza propria del supporto, riducendone la capacità di isolamento.

Una corretta manutenzione prevede ispezioni visive periodiche per verificare l’insorgere di micro-fessurazioni superficiali sulla gomma o fenomeni di distacco tra la parte elastomerica e le flange metalliche. Inoltre, va monitorata la deflessione statica iniziale: un cedimento permanente (creep) eccessivo indica che l’antivibrante ha esaurito la sua riserva di elasticità e deve essere sostituito. Per applicazioni in ambienti chimicamente aggressivi o esterni, DAB progetta mescole speciali e trattamenti superficiali anticorrosione del metallo per estendere la vita operativa dei supporti.

Come richiedere un preventivo personalizzato per le soluzioni multidirezionali DAB

Con oltre 40 anni di esperienza nella progettazione, produzione e distribuzione di sistemi antivibranti in gomma-metallo, DAB oltre al tipo standard fornisce prodotti realizzati con mescole e misure speciali in base al tipo di utilizzo.