Movind S.r.l. Macchine speciali e sistemi vibranti per l'industria

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1 Impieghi Test di resistenza Collaudo componenti elettronici Simulazione trasporto merci Emulsionamento Agitazione e miscelazione prodotto Compattazione entro stampi Caratteristiche tecniche principali Vasta gamma di dimensioni, con larghezze e lunghezze da pochi dm. ad oltre 1 m. Dimensionati per i valori di vibrazione desiderati ed in funzione del ciclo da realizzare Ottimizzati al computer Struttura di sostegno su misura in base alle necessità del cliente in acciaio verniciato o inox Piano porta prodotto in lega d'alluminio Motovibratori e/o organi di trasmissione verniciati Minima trasmissione di vibrazioni a terra Eventuali sistemi di fissaggio prodotto studiati su misura Vasta gamma di accelerazioni realizzabili, sino a oltre 10 g Possibilità di regolazione per ottimizzare le modalità di vibrazione Possibilità di pilotaggio a mezzo inverter per regolare frequenza ed ampiezza della vibrazione in funzione delle necessità Possibilità di realizzare cicli tempo/frequenza per simulare condizioni operative variabili MovInd S.r.l. T F

2 La progettazione tridimensionale consente di affinare dimensioni e posizioni delle varie parti, assicurandone il bilanciamento e consentendo il totale rispetto delle regole della meccanica delle vibrazioni. Principi di funzionamento I tavoli vibranti sono generalmente costituiti da una tavola porta pezzo, predisposta perché le parti da assoggettare a vibrazioni siano saldamente fissate. Un opportuno sistema di sospensioni consente alla tavola di oscillare. Il movimento può essere ottenuto in vari modi. Applicazione di una forza alterna Comunemente si applica una forza alternata secondo legge sinusoidale. Detta F tale forza e m la massa complessiva di tutte le parti oscillanti, per la nota legge di Newton, si otterrà un movimento con accelerazione a = F / m La forza F può essere ottenuta tramite 1 o 2 elettrovibratori a masse eccentriche o con altri sistemi. Notare come l'accelerazione diminuisca all'aumentare della massa. Poiché è proprio l'accelerazione a determinare lo stato di sollecitazione delle soggette a vibrazione, è evidente che il sistema deve essere dimensionato in funzione della massa degli oggetti da fissare sul piano vibrante. L'ampiezza dell'oscillazione è generalmente di pochi mm. e dipende, oltre che dai valori di F e m, anche dalla durezza delle sospensioni elastiche su cui poggia il piano vibrante. La frequenza dell'oscillazione, nel caso si impieghino motovibratori a masse eccentriche alimentati da corrente alternata, dipende dalla polarità dei motori. Ad es., per motori asincroni a 4 poli, avremo circa 1400 oscillazioni/1'. Il sistema costituito dalla massa oscillante m e dalle sospensioni elastiche Ha una propria frequenza naturale di oscillazione, generalmente piuttosto bassa, dell'ordine di 2/5 Hz. La frequenza di eccitazione è generalmente molto più alta, circa 23 Hz, per motovibratori a masse eccentriche con motori asincroni 4 poli, alimentati da rete a 50 Hz. Non si sfrutta quindi il fenomeno della risonanza per amplificare l'oscillazione. Il funzionamento risonante è possibile e può essere di interesse per particolari applicazioni. Imposizione di un movimento Un cinematismo, ad esempio eccentrico più biella, può essere utilizzato per far oscillare il piano vibrante. In questo caso si impongono velocità e ampiezza di oscillazione e l'accelerazione che ne deriva è calcolabile. Normalmente questo sistema viene adottato quando si desidera avere un'oscillazione piuttosto ampia. Se si volesse far oscillare un oggetto di grandi dimensioni e di modesta rigidezza, una vibrazione di piccola ampiezza sarebbe efficace solo sulle parti dell'oggetto più vicine all'appoggio sul tavolo vibrante, poiché la naturale elasticità dell'oggetto assorbirebbe la vibrazione e le parti più lontane finirebbero così per non risentirne. MovInd S.r.l. T F

3 Applicando un'oscillazione di ampiezza elevata, le deformazioni dell'oggetto, dovute alla sua stessa elasticità, diverrebbero trascurabili e così la sollecitazione giungerebbe quasi inalterata anche alle parti più lontane dall'appoggio. Tipi di movimento Oscillazione rettilinea L'oscillazione verticale può simulare, ad esempio, i sobbalzi cui è soggetto un oggetto trasportato da un automezzo. Oscillazione su traiettoria circolare su piano orizzontale Ideale per miscelazione di liquidi Oscillazione su traiettoria circolare su piano verticale Ideale per realizzare emulsioni o per mettere alla prova componenti meccanici o elettronici destinati ad essere montati in macchine industriali o in automezzi Azionamenti Azionamento tramite unico motovibratore a masse eccentriche Dal momento che il motovibratore fornisce una forza centrifuga rotante, se si desidera realizzare un moto rettilineo, occorre guidare il movimento del piano oscillante. Sulle guide si scarica la componente orizzontale della forza centrifuga. Tale componente viene totalmente trasmessa al pavimento ed è necessario prevedere un forte ancoraggio a terra della macchina. Se non si installano guide ma soltanto delle sospensioni elastiche, la forza centrifuga rotante determina un movimento sostanzialmente circolare. Se il motovibratore viene disposto con asse verticale, l'oscillazione avviene con traiettoria circolare sul piano orizzontale. Se viene disposto con asse orizzontale, l'oscillazione avviene con traiettoria circolare sul piano verticale. Il baricentro della massa totale oscillante (piano vibrante + oggetti ad esso solidali) deve trovarsi sul piano della forza centrifuga rotante. In caso contrario si ottengono componenti di moto indesiderate. Azionamento mediante coppia di motovibratori a masse eccentriche controrotanti Questa soluzione vede le componenti orizzontali annullarsi reciprocamente e le componenti verticali sommarsi. Il movimento indotto è rettilineo e non necessitano guide. La parte oscillante viene semplicemente supportata da apposite sospensioni elastiche. La trasmissione a terra di vibrazioni è più modesta. La macchina va comunque ancorata a pavimento, per evitarne il saltellamento. Il sincronismo dei due motori è dovuto allo stesso movimento oscillante. Nel caso i motori siano pilotati da inverter, si avrà una perdita di sincronismo a frequenza circa inferiori a 20 Hz. Al di sotto di tale valore il movimento diviene irregolare e compaiono componenti orizzontali. MovInd S.r.l. T F

4 I motovibratori sono disposti con assi orizzontali paralleli e giacenti su piano orizzontale. La risultante della spinta dei motori deve passare per il baricentro della massa complessiva oscillante. Azionamento mediante elettromagneti Un elettromagnete può attirare una massa ferrosa con una forza che diminuisce in maniera quadratica con l'aumentare della distanza elettromagnete/massa ferrosa, detta traferro. Negli impieghi pratici ci si limita a traferri dell'ordine di pochi mm. Le forze sviluppabili sono modeste per cui è un tipo di azionamento utilizzato quasi esclusivamente per sistemi risonanti, tali cioè da avere frequenza propria uguale a quella di eccitazione. Gli elettromagneti sono pilotati da schede elettroniche che, a loro volta, possono essere comandate da altri sistemi (tipicamente PLC o computer industriali). L'impiego di più magneti, agenti in direzioni diverse, può consentire di realizzare sistemi oscillanti su piani differenti. Ciò può rivelarsi utile nel realizzare sistemi di collaudo in grado di simulare sollecitazioni differenti per entità e direzione. Azionamento mediante cinematismo ad eccentrico Il cinematismo tipicamente impiegato è a eccentrico più biella ma, qualora si desiderino particolari leggi del moto, si possono utilizzare sistemi a camma di opportuno profilo. Normalmente le ampiezze di oscillazione sono dell'ordine dei 10/30 mm e, per ottenere accelerazioni dell'ordine di alcuni g, occorre realizzare frequenze dell'ordine di poche centinaia di oscillazioni/1'. L'albero ad eccentrico deve quindi essere azionato da opportuna trasmissione (pulegge e cinghie, motoriduttore ecc.). Un adeguato sistema di guide consente il movimento del piano oscillante nella direzione desiderata. Una variazione dell'ampiezza del movimento richiede la sostituzione dell'albero ad eccentrico. Una variazione del numero di giri, qualora al di fuori della gamma consentita dall'eventuale inverter, richiede un intervento sulla trasmissione, quale la variazione del diametro delle pulegge. In ogni caso, si producono variazioni dell'accelerazione impressa al tavolo. Trattandosi di oscillazione a frequenza più bassa, rispetto quella ottenibile con i sistemi a masse eccentriche, per realizzare lo stesso numero di cicli, occorrono tempi di funzionamento più lunghi. Durata dei test La durata dei test è da stabilirsi in funzione del numero di cicli di sollecitazione che il componente dovrà sopportare nel corso della sua vita ed è pertanto da stabilirsi caso per caso. Come considerazione del tutto generale serve tuttavia tener presente che i componenti sollecitati a fatica pervengono a rottura circa dopo cicli. Considerando un piano vibrante a 1400 oscillazioni/1' si vede che occorrono circa 12 h. per raggiungere il limite di fatica. Tale potrebbe essere dunque la durata approssimativa di un buon test di collaudo. MovInd S.r.l. T F

5 Dimensioni I tavoli vibranti vengono dimensionati volta per volta sulla base di ingombro e peso delle parti da sottoporre a prove. Un tavolo con superficie di circa 1 mq è sufficiente per la maggior parte delle attività. Situazioni particolari possono richiedere realizzazioni speciali su misura. I tavoli destinati alla compattazione di particolari in resina all'interno di stampi possono assumere dimensioni rilevanti, in funzione della dimensione degli stampi e del numero di stampi da collocare sul piano vibrante. Situazione analoga per la vibrocompattazione di manufatti in cemento. Costi di esercizio I motovibratori a masse eccentriche e i cinematismi sono dimensionati per impiego industriale con durate di anni. I cinematismi sono realizzati con cuscinetti, cinghie ecc. facilmente reperibili in commercio a costi ragionevoli. I costi di manutenzione sono dunque insignificanti. Le potenze elettriche installate sono, nel caso dei motovibratori, dell'ordine delle poche centinaia di W. Per i cinematismi si hanno potenze maggiori, data la necessità di vincere le inerzie allo spunto ma, anche per questi, una volta a regime, l'assorbimento si riduce. MovInd S.r.l. T F

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