Supporti in gomma per motori diesel

La dinamica delle vibrazioni nei motori diesel: perché l’accoppiamento gomma-metallo è indispensabile

Nei motori endotermici diesel, le forze alternative d’inerzia e le coppie torcenti alternate, intrinseche al ciclo di combustione ad alta pressione, generano severe sollecitazioni meccaniche. Quando il motore è vincolato rigidamente al telaio portante, l’energia cinetica strutturale si propaga senza barriere fisiche alle strutture adiacenti. Questo fenomeno innesca risonanze strutturali continue, sollecitando i vincoli meccanici e accelerando i processi di usura per fatica dei componenti accoppiati.

La soluzione ingegneristica a questo squilibrio dinamico risiede nell’impiego di supporti in gomma per motori diesel appositamente sviluppati per l’isolamento delle vibrazioni e lo smorzamento. L’utilizzo di un sistema accoppiato gomma-metallo, ottenuto tramite vulcanizzazione dell’elastomero su parti metalliche in acciaio zincato o inossidabile, permette di sfruttare le proprietà viscoelastiche della gomma. Questo materiale non solo garantisce un’elevata capacità di smorzamento delle vibrazioni e del rumore, ma offre anche una resistenza intrinseca all’azione degradante degli olii lubrificanti e degli agenti atmosferici, preservando la stabilità elastica del supporto nel tempo.

Parametri tecnici di calcolo: carico statico, carico dinamico e frequenza di risonanza

La selezione e il dimensionamento di un supporto antivibrante richiedono una rigorosa analisi delle sollecitazioni meccaniche in gioco. I principali parametri tecnici da considerare includono:

• Carico statico: la forza costante esercitata sul supporto, determinata unicamente dal peso proprio del motore diesel e degli elementi strutturali solidali ad esso (misurata in Newton, N).
• Carico dinamico: la forza variabile e multidirezionale prodotta dalle masse in movimento alterno, dalle variazioni di coppia motrice e da eventuali urti o accelerazioni esterne durante i transitori di funzionamento.
• Frequenza propria: la frequenza naturale alla quale il sistema isolato oscilla se sottoposto a un impulso esterno.
• Durezza Shore: l’indice di resistenza alla penetrazione dell’elastomero (espresso in gradi Shore), che ne determina la rigidezza elastica e influenza la risposta del supporto sotto carico.

Per identificare con esattezza il coefficiente di smorzamento idoneo a dissipare l’energia oscillatoria sotto forma di energia termica, specialmente nelle critiche fasi di avviamento e arresto del motore, è indispensabile evitare il dimensionamento empirico.

Antivibranti a campana SUCON e linea SURMAC: le migliori geometrie per i motori diesel

La configurazione geometrica del supporto determina la ripartizione dei carichi interni lungo gli assi x, y e z. Nell’ambito dei motori diesel, i supporti antivibranti a campana SUCON rappresentano lo standard industriale per efficacia e protezione. La calotta metallica superiore della campana funge da scudo protettivo per l’elastomero, impedendo il contatto diretto con olii esausti, gasolio e radiazioni UV, fattori che causerebbero il rigonfiamento e il precoce decadimento della gomma.

La linea SURMAC, progettata e distribuita da DAB Antivibranti, integra un dispositivo di sicurezza antistrappo (fail-safe). Questo vincolo meccanico limita il movimento dell’elemento flessibile in presenza di carichi eccezionali o forze di trazione improvvise, garantendo la stabilità del motore anche in caso di forti sollecitazioni di origine ambientale o operativa. La linea SURMAC combina un’ottima cedevolezza assiale, essenziale per isolare le vibrazioni a bassa frequenza, con una rigidezza radiale controllata per contrastare le coppie di reazione del motore.

Isolamento delle vibrazioni nei gruppi elettrogeni e nei sistemi di pompaggio industriale

I gruppi elettrogeni, i compressori, le pompe dell’acqua, i refrigeratori industriali e le macchine utensili sono generatori continui di vibrazioni ad alta intensità. In molte applicazioni industriali ad alte prestazioni, le vibrazioni prodotte dagli organi rotanti o alternativi interni sono molto intense. Se non isolate alla fonte tramite supporti antivibranti industriali, queste sollecitazioni si trasmettono alle strutture di fondazione sotto forma di rumore strutturale e micro-spostamenti, danneggiando le apparecchiature ausiliarie e la strumentazione di misura di precisione.

L’utilizzo di antivibranti a flangia per grandi carichi o di antivibranti cilindrici (disponibili in gomma, acciaio inox o silicone) consente di interrompere la continuità strutturale tra la macchina e il piano di posa. Nei sistemi di pompaggio e autoclave, l’elasticità e la viscoelasticità delle componenti in gomma-metallo di DAB Antivibranti permettono di smorzare non solo le oscillazioni indotte dal motore diesel o elettrico, ma anche i colpi d’ariete e le pulsazioni di pressione all’interno dei circuiti idraulici, stabilizzando l’intero impianto.

Supporti elastici per motori marini: vincere la corrosione salina e le accelerazioni multidirezionali

L’ambiente marino sottopone le strutture di bordo a sollecitazioni dinamiche continue, originate sia dalle forze idrodinamiche esterne sia dal funzionamento delle macchine rotanti interne. L’interazione tra lo scafo e il moto ondoso genera accelerazioni multidirezionali che sollecitano i vincoli meccanici in modi difficilmente riscontrabili nelle applicazioni industriali terrestri. In questo contesto, i motori marini operano come sorgenti attive di vibrazioni a causa dell’elevata energia cinetica rilasciata durante la trasmissione del moto all’elica.

La combustione stessa del carburante (diesel o benzina) determina forti sollecitazioni che, senza un adeguato isolamento elastico, si propagano alle ordinate dello scafo, amplificando il rumore aereo all’interno delle cabine e rischiando di causare delaminazioni o cricche strutturali. L’impiego dei supporti antivibranti per motori marini venduti da DAB risolve questa problematica: le parti metalliche sono trattate per resistere all’aggressione della corrosione salina, mentre le mescole in gomma sono formulate per non risentire del calore radiante tipico dei vani motore confinati, assicurando il mantenimento dell’allineamento dell’asse di trasmissione.

Silent block per macchine agricole: gestire le sollecitazioni attive dei motori diesel e i carichi passivi del terreno

I macchinari agricoli operano in condizioni di esercizio estremamente gravose, caratterizzate da un duplice regime di sollecitazioni meccaniche. Da un lato vi sono le vibrazioni attive, generate direttamente dagli organi interni del veicolo, quali motori endotermici diesel, sistemi di trasmissione, pompe idrauliche e compressori. Dall’altro lato, la marcia su terreni agricoli sconnessi e non uniformi genera sollecitazioni passive continue ad alta ampiezza e bassa frequenza.

Per proteggere l’operatore e salvaguardare l’elettronica di bordo, l’integrazione di silent block ad alte prestazioni è un requisito progettuale primario. DAB  fornisce supporti per l’applicazione su cabine, assali e vani batteria. L’utilizzo di questi componenti riduce drasticamente l’affaticamento dell’operatore indotto dalle vibrazioni strutturali e garantisce l’isolamento acustico dell’abitacolo, assorbendo le brusche sollecitazioni causate dalle irregolarità del terreno e proteggendo i punti di fissaggio del telaio da fessurazioni da fatica.

Isolamento delle linee collegate: supporti antivibranti per condotte gas e fumi di scarico

Un errore progettuale frequente consiste nell’isolare accuratamente il motore diesel tralasciando il disaccoppiamento meccanico dei condotti ausiliari. Le vibrazioni generate dal blocco motore si propagano lungo le tubazioni rigide collegate, causando risonanze nelle condotte di evacuazione dei fumi e sollecitando i giunti di dilatazione termica.

Per ovviare a questo problema, è necessario prevedere l’installazione di supporti antivibranti per condotte gas e fumi di scarico. Queste tubazioni devono essere sospese elasticamente per evitare che le vibrazioni trasmesse dai macchinari alle quali sono collegate (quali motori diesel, gruppi elettrogeni, ventilatori, aspiratori) o che si trovano nelle immediate vicinanze (pompe, compressori) le possano danneggiare. L’impiego di questi sistemi di sospensione elastica previene la rottura dei punti di ancoraggio a parete e assorbe i movimenti generati dalle dilatazioni termiche dovute alle temperature elevate dei fumi combusti.

Errori comuni nella scelta dei supporti antivibranti per motori endotermici

Il dimensionamento errato dei supporti elastici può causare il fallimento dell’intero sistema di isolamento delle vibrazioni. Gli errori più frequenti includono:

• Sottostima della rigidezza dinamica: la rigidezza della gomma sotto carico dinamico è superiore rispetto a quella statica. Trascurare questo fattore sposta la frequenza propria del sistema verso valori più alti, avvicinandola alla frequenza di eccitazione del motore diesel e innescando fenomeni di risonanza.
• Incompatibilità chimica: l’impiego di supporti in gomma naturale non protetta in ambienti soggetti a trafilamenti di gasolio o olio idraulico compromette rapidamente l’adesione chimica gomma-metallo, portando allo scollamento del giunto.
• Assenza di dispositivi antistrappo in applicazioni mobili: l’installazione di supporti sprovvisti di sistema fail-safe su macchine agricole o imbarcazioni espone l’impianto al rischio di distacco del motore in caso di brusche frenate, collisioni o rollio violento.

Per prevenire queste problematiche, è fondamentale che ogni installazione venga preceduta da un’attenta analisi tecnica svolta in collaborazione con esperti del settore elastomero-metallo.

Valutazione tecnica sulla manutenzione e durata dei supporti in gomma-metallo per motori diesel

I supporti in gomma-metallo sono soggetti a un naturale processo di invecchiamento dovuto alle sollecitazioni meccaniche alternate, all’ossidazione e all’escursione termica. Un programma di manutenzione preventiva deve prevedere ispezioni visive cadenzate per verificare l’integrità strutturale dell’elastomero. Sintomi evidenti di degrado includono la comparsa di crepe superficiali, l’indurimento anomalo della mescola o, al contrario, un rammollimento dovuto al contatto prolungato con idrocarburi.

Un ulteriore parametro predittivo è la misura dello schiacciamento statico (o compression set). Se il supporto mostra una deformazione permanente che riduce l’altezza di esercizio oltre i limiti di tolleranza definiti in fase di progetto, significa che l’elastomero ha perso le sue proprietà viscoelastiche e non è più in grado di assicurare uno smorzamento efficace delle vibrazioni. DAB Antivibranti, forte di oltre 40 anni di esperienza nella produzione e distribuzione di antivibranti industriali, fornisce soluzioni standard e produzioni su misura, assistendo i clienti nella scelta dei materiali più adatti a garantire affidabilità e longevità operativa.