Antivibranti antistrappo

Cosa sono gli antivibranti antistrappo e perché sono indispensabili per la sicurezza dei macchinari

La stabilità meccanica delle macchine industriali in movimento dipende direttamente dalla capacità di gestire carichi transitori improvvisi e sollecitazioni multidirezionali. Nei sistemi in cui il moto alternativo o rotatorio è accompagnato da sobbalzi, variazioni d’assetto o forze inerziali importanti, l’impiego di semplici elementi elastici espone l’impianto al rischio di cedimento o di disconnessione strutturale. Gli antivibranti antistrappo nascono per superare questo limite operativo, introducendo un vincolo meccanico di sicurezza integrato che impedisce la separazione fisica tra la parte sospesa e la struttura di appoggio.

Questo dispositivo si sviluppa partendo dall’architettura dei classici antivibranti a campana SUCON, opportunamente ingegnerizzati. La campana metallica superiore viene infatti prolungata verso l’interno attraverso un perno o una flangia di sicurezza. Tale geometria consente una libera oscillazione entro i limiti elastici previsti in fase di progetto, ma agisce come arresto meccanico rigido qualora si verifichino forze di trazione o di taglio superiori alla norma. In questo modo si annulla la possibilità di un distacco dell’elastomero vulcanizzato dalle parti metalliche, preservando l’incolumità degli operatori e l’integrità dei collegamenti ausiliari come tubazioni, condotte e cablaggi elettrici.

Il principio fisico dello smorzamento e dell’isolamento delle vibrazioni nei sistemi gomma-metallo

L’efficacia di un supporto antivibrante si basa sull’accoppiamento dinamico tra un elemento cedevole in gomma e un’armatura rigida in metallo. L’obiettivo primario è l’isolamento delle vibrazioni, che consiste nel ridurre la trasmissibilità delle forze generate dalla macchina verso l’ambiente circostante (isolamento attivo) o, viceversa, nel proteggere un’apparecchiatura sensibile dalle oscillazioni del piano di posa (isolamento passivo). Lo smorzamento indica invece la capacità del materiale elastico di dissipare l’energia meccanica accumulata sotto forma di calore, diminuendo l’ampiezza delle oscillazioni transitorie.

Come evidenziato dalle leggi fisiche che regolano la dinamica delle macchine, il moto alternativo e rotatorio di motori elettrici, pompe, organi meccanici, compressori e presse genera forze alterne che si propagano attraverso le strutture di sostegno. In presenza di un supporto rigido, queste sollecitazioni dinamiche non vengono dissipate e si trasmettono direttamente alla fondazione o al telaio di supporto, traducendosi in usura precoce delle parti meccaniche, disallineamento degli organi rotanti e cedimento delle strutture di sostegno.

L’accoppiamento tra la componente elastomerica e le flange metalliche definisce le proprietà dissipative del sistema. Nel contesto manifatturiero, ridurre il propagarsi di rumori e vibrazioni con gli antivibranti in gomma non è solo una scelta di comfort acustico, ma un requisito fondamentale per arrestare l’usura da fatica dei metalli e prevenire fermi macchina imprevisti.

Quando una macchina eccitatrice genera una forza a una determinata frequenza, l’efficacia del sistema di isolamento è determinata dal rapporto tra la frequenza di disturbo e la frequenza propria del sistema sospeso. Se tale rapporto è inferiore a 1,4142, si verifica una trasmissione o addirittura un’amplificazione delle forze (fenomeno di risonanza). Solo per rapporti superiori la trasmissione si riduce drasticamente. La durezza della gomma e la geometria della sezione resistente determinano la rigidezza dinamica del supporto, influenzando in modo diretto la frequenza propria dell’installazione.

Parametri tecnici per la scelta dell’antivibrante: carico statico, carico dinamico e durezza Shore

La selezione di un supporto elastico di sicurezza richiede un’analisi quantitativa rigorosa delle sollecitazioni in gioco. Il progettista deve considerare il carico statico, ovvero la forza costante esercitata dalla massa del macchinario in condizioni di riposo, distribuita sui singoli punti di appoggio. A questo si somma il carico dinamico, che rappresenta la forza variabile generata dalle parti in movimento, dagli avviamenti, dalle frenate o da fattori ambientali esterni come il moto ondoso o le pendenze stradali.

Un altro parametro cardine è la durezza Shore, espressa in gradi Shore (Sh ). Questo valore definisce la resistenza allo schiacciamento dell’elastomero e ne determina la rigidezza elastica. Un valore di durezza Shore basso (es. 45 Sh ) offre una maggiore deflessione statica e frequenze proprie più basse, ideale per l’isolamento di vibrazioni ad alta frequenza con carichi contenuti. Al contrario, durezze superiori (es. 60 Sh ) garantiscono una capacità di carico superiore e un maggiore controllo dei movimenti trasversali, a scapito di una minore cedevolezza.

Campi applicativi ideali: dalle unità HVAC industriali ai sistemi di pompaggio e gruppi elettrogeni

Gli ambiti d’uso degli elementi smorzanti di sicurezza sono molteplici, con una forte concentrazione nei settori esposti a repentine accelerazioni o variazioni d’assetto. Nei gruppi elettrogeni e nei sistemi di pompaggio ad alta pressione, l’avvio del motore genera una coppia torcente impulsiva che tende a far sobbalzare l’unità. Senza un sistema di contenimento antistrappo, le forze dinamiche asimmetriche potrebbero sollecitare a trazione la gomma oltre il limite di rottura.

Nel settore del condizionamento industriale (HVAC, Heating, Ventilation and Air Conditioning) e nelle unità di ventilazione installate all’esterno o su coperture industriali, i supporti devono resistere alle raffiche di vento e altre sollecitazioni esterne. Anche nei settori ferroviario, nautico ed elettromedicale, o in presenza di macchine utensili e impianti nel settore alimentare e agricolo, la presenza di urti longitudinali o movimenti imprevisti impone l’impiego di supporti capaci di lavorare correttamente a taglio e compressione, limitando i movimenti laterali estremi grazie alle contro tampone  di sicurezza flangiate.

Soluzioni DAB Antivibranti: focus sui supporti elastici STM e Spring Brackets

DAB Antivibranti offre un’ampia gamma di soluzioni in gomma-metallo progettate per coniugare l’efficacia dello smorzamento alla massima sicurezza strutturale. Leader nella produzione e distribuzione di antivibranti industriali, DAB Antivibranti opera tramite un modello di business integrato che unisce la produzione interna su disegno, l’importazione diretta e una rete di distribuzione capillare per garantire un catalogo completo di componenti in gomma-metallo e materiali elastomerici.

I supporti elastici tipo “STM” sono antivibranti di impiego universale. Usati in modo corretto, impediscono la trasmissione di vibrazioni e di rumori. Essi presentano una caratteristica conformazione tronco-conica delle armature metalliche che, sotto le varie forze verticali e trasversali della macchina sospesa, sollecitano la gomma contemporaneamente a compressione ed a taglio. Prodotti con gomma di durezza 45° – 60° Sh, i supporti “STM” non richiedono manutenzione e durano a lungo.

Per le applicazioni che richiedono elevata affidabilità su più assi, i supporti elastici tipo “SPRING BRACKETS” si configurano come antivibranti di impiego universale, facili da installare e ideali per impedire la trasmissione di vibrazioni e di rumori. Vengono prodotti con gomma di durezza 45° – 60° Sh e, grazie alla particolare forma e alle armature metalliche che consentono un’ammortizzazione ottimale sotto le varie forze verticali e orizzontali della macchina sospesa, questi supporti non richiedono manutenzione e garantiscono una lunga durata operativa.

Errori comuni nella progettazione e nel montaggio dei supporti antivibranti di sicurezza

Il corretto funzionamento di un isolatore elastico dipende in larga misura dalle modalità di posa e dall’accuratezza del dimensionamento iniziale. Errori in fase di installazione possono annullare i benefici dello smorzamento o ridurre drasticamente la vita utile dei componenti in gomma-metallo.

1. Sotto-dimensionamento del carico statico: l’applicazione di un peso superiore a quello di targa porta l’elastomero a lavorare in una zona di rigidezza non lineare, esaurendo la corsa utile e azzerando la capacità di isolamento.
2. Disallineamento dei piani di serraggio: l’installazione di supporti su superfici non perfettamente complanari introduce tensioni di taglio parassite costanti che accelerano l’invecchiamento e la degradazione della gomma.
3. Esposizione non protetta a idrocarburi o agenti chimici aggressivi: sebbene le mescole DAB offrano un’eccellente resistenza chimica, il contatto diretto prolungato con agenti chimici non compatibili con l’elastomero di base ne altera le proprietà fisico-meccaniche.
4. Fissaggio rigido dei bypass strutturali: il collegamento rigido di tubazioni o canaline metalliche a valle e a monte del macchinario isolato crea ponti acustici e meccanici che trasmettono le vibrazioni bypassando l’azione smorzante dei supporti.

La scelta corretta di un sistema antistrappo deve basarsi sulla precisa modellazione dei carichi reali e sul calcolo delle frequenze proprie del sistema.