I sistemi, che utilizzano la tecnica della vibrazione, si possono suddividere in:
• sistemi ad oscillazione libera, di cui ci si occupa in questa guida e
• sistemi ad oscillazione vincolata a risonanza, che richiedono uno studio specifico ed approfondito, per il quale si
rimanda al Servizio Tecnico Commerciale della Italvibras.
Il sistema ad oscillazione libera si suddivide, a sua volta, in due particolari metodi:
• rotazionale: in tale metodo la forza vibrante è diretta in ogni direzione rotatoriamente per 360°, volutamente in senso
orario o antiorario.
• unidirezionale: in tale metodo la forza vibrante è diretta lungo una sola direzione in modo alternativo sinoidale nel
tempo.
Il metodo di vibrazione “rotazionale” si ottiene con l’impiego di un solo motovibratore.
Il metodo di vibrazione “unidirezionale” si ottiene con l’impiego di due motovibratori di caratteristiche
elettromeccaniche uguali, ruotanti l’uno in senso contrario all’altro.
Gli esempi sotto esposti rappresentano alcune tipiche applicazioni:
La scelta del metodo di vibrazione e della frequenza di vibrazione per ottenere il massimo rendimento per ogni tipo di
processo, dipende dal peso specifico e dalla granulometria (o pezzatura) del materiale impiegato nel processo stesso
(si veda Tabella a pag. 92).
I motovibratori, indipendentemente dal metodo di vibrazione prescelto, possono essere montati sull’apparecchiatura,
isolata elasticamente, con il proprio asse in posizione orizzontale o verticale o, se necessario, anche in posizione
intermedia fra le due citate direttrici.
Nell’applicazione di motovibratori con metodo “unidirezionale”, va tenuto in debita considerazione l’angolo
d’incidenza “i” (misurato in gradi) della linea di forza rispetto all’orizzontale.
Importante: la linea di forza, per qualsiasi angolo d’incidenza, deve sempre passare per il baricentro “G”
dell’apparecchiatura (macchina) isolata elasticamente (vedi figura sottostante).
La determinazione dell’angolo d’incidenza della linea di forza è subordinata al tipo di processo di lavorazione e deve
essere compreso nella gamma prevista.
In base al processo ed alla granulometria del materiale, tramite la Tabella a pag. 92 si seleziona il metodo di vibrazione
ed il numero di vibrazioni al minuto necessarie.
Quindi ci si sposta sul diagramma (vedi pagine 93 – 102) corrispondente al numero di vibrazioni al minuto ottenuto.
Sul diagramma, per un prefissato angolo di incidenza «i» della linea di forza (si veda quanto descritto a pag. 89) si
sceglie la curva corrispondente.
Da tale diagramma e per tale curva: per una desiderata velocità teorica di avanzamento del prodotto «Vteo» (m/h o cm/
s) oppure «VTEOc» (m/h o cm/s) per le macchine ad inclinazione, è possibile ricavare il valore dell’eccentricità «e», oppure
l’ampiezza picco-picco «App», misurata in mm, necessaria per ottenere la citata velocità teorica di avanzamento del
prodotto «Vteo» oppure «VTEOc».
La «Vteo» si determina dalla portata di materiale, tenendo conto di un coefficiente di riduzione (vedere esempio
sottostante di canale trasportatore).
Noto il valore dell’eccentricità «e», è possibile determinare il valore del momento statico totale «Mt» (kg.mm) del o dei
motovibratori. Tale valore si ricava dalla formula:
Mt = e x Pv
dove: Pv = Pc + Po
con:
Pv = peso totale del complesso vibrante (kg).
Pc = peso dell’apparecchiatura isolata elasticamente (kg).
Po = peso del o dei motovibratori applicati (kg), peso ipotizzato da confrontare successivamente con quello del
motovibratore che si determina.
Importante: il momento Mt che si ricava è quello totale dei motovibratori. Pertanto se, ad esempio, l’apparecchiatura
vibrante è equipaggiata con due motovibratori, per ottenere il momento statico del motovibratore occorre dividere
per due il momento calcolato.
Noto il momento statico del motovibratore, consultando il catalogo si determina il tipo di motovibratore da utilizzare.
Scelto il tipo di motovibratore, risulta noto dal catalogo il valore della forza centrifuga «Fc» (in Kg) del motovibratore stesso.
In base alla formula a = Fc/Pv (misurata in n volte g)
si ricava il valore di «a» che corrisponde al valore dell’accelerazione lungo la linea di forza, valore che deve essere
contenuto nella gamma indicata nella Tabella (a pag. 92) per il tipo di processo previsto.
Attenzione: se il metodo di vibrazione scelto è quello “unidirezionale” il valore di «Fc» da riportare nella formula
sopracitata è ovviamente uguale a due volte il valore ricavato dal catalogo, essendo due i motovibratori applicati.
Per quanto riguarda i sistemi ad oscillazione libera, si consiglia l’uso di elementi elastici (come molle elicoidali in
acciaio, supporti in gomma o attuatori pneumatici), per consentire la piena libertà di movimento dell’apparecchiatura
vibrante in tutte le direzioni.
Per tali sistemi ad oscillazione libera, non utilizzare bielle, molle a balestra, molle piatte, ecc.
L’elemento antivibrante deve essere di portata adeguata, tale da sopportare un peso uguale al peso totale «Pt» (cioé
somma dei pesi dell’apparecchiatura isolata elasticamente, del o dei motovibratori «Pv» e del materiale che grava
sull’apparecchiatura «Ps») moltiplicato per un coefficiente di sicurezza del valore compreso fra 2 ÷ 2,5. Perciò la
portata «Q» dell’elemento elastico sarà:
Occorre ora determinare la freccia «f.» del sistema elastico tramite il diagramma A, in funzione della frequenza di
vibrazione (giri/min del motovibratore) e considerando un rapporto di risonanza «r.» (tra la frequenza di vibrazione del
complesso vibrante e la frequenza propria del sistema elastico) compreso fra 3 e 5.
La costante elastica dell’elemento antivibrante vale quindi:
La portata «Qkg» e la costante elastica «Kkg-mm» sono le due grandezze necessarie per reperire sul mercato gli elementi
elastici.
È assolutamente necessario distribuire il carico del complesso vibrante uniformemente sul sistema elastico.
Il diagramma B indica la percentuale di isolamento elastico (I%) fra la struttura vibrante e la struttura portante, in
funzione del rapporto «r».
Il posizionamento degli elementi elastici deve far si che la flessione sia costante su tutti gli elementi per equilibrare la
macchina.
Importante: la struttura di supporto alla quale sono bloccati gli elementi elastici del complesso vibrante deve essere
vincolata rigidamente al suolo o ad eventuali strutture portanti e comunque, in ogni caso, senza mai interporre
ulteriori elementi elastici.