Appunti VERIFICATO
Costruzioni di macchiine m
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Di cosa parla
- Introduzione e Geometria: Le molle elicoidali di compressione sono analizzate in termini di angolo d'elica (α = 3°-16°), rapporto di avvolgimento (ω = D/d = 5-9) e tipi di estremità (chiuse, molate, aperte), con formule per le spire attive (i). Vengono mostrate varie rappresentazioni secondo la normativa UNI 7281.
- Analisi delle Sollecitazioni: Vengono dettagliate le forze e le coppie (torsionali, di taglio, flessionali) che agiscono sul filo della molla. Le formule per lo stress massimo (τ_max) includono fattori di intensificazione (Wahl, Bergsträsser) per tenere conto della curvatura del filo e del taglio, essenziali per carichi statici (specialmente per ω < 10) e a fatica. Viene anche mostrato un confronto tra i fattori K_W, K_B, K_S.
- Rigidezza e Deformazione: Si definisce la rigidezza (K = F/δ) e la deflessione (δ) della molla, considerando l'influenza delle spire attive. Vengono discusse le caratteristiche delle molle lineari e progressive, e le configurazioni di molle in serie e in parallelo.
- Dimensionamento e Materiali: I criteri di dimensionamento per carichi statici, quasi-statici e dinamici sono basati sulle normative UNI EN 13906. Sono presentati diagrammi a fatica (Wohler, Haigh, Goodman, e modificato Goodman) per la stima della vita utile delle molle, e tabelle con le proprietà meccaniche di materiali comuni per molle (UNI 13906).
- Tecniche di Finitura: Vengono descritte due tecniche per migliorare le prestazioni delle molle: il presetting (deformazione plastica controllata per indurre tensioni residue compressive) e la pallinatura (martellamento superficiale con microsfere per migliorare la resistenza a fatica).
- Instabilità e Vibrazioni: L'instabilità a compressione (buckling) è discussa, con un'analisi delle frequenze naturali di vibrazione e il rischio di risonanza per molle sottoposte a carichi dinamici. Viene fornita la derivazione dell'equazione differenziale per le vibrazioni della molla e la soluzione generale con le condizioni al contorno.
- Esercizi e Applicazioni: Il documento include due esercizi di dimensionamento completi, di cui uno relativo a una molla per forcella motociclistica. Gli esercizi guidano attraverso il calcolo di parametri chiave come il diametro del filo (d), il diametro medio della molla (D), il numero di spire attive (i), la lunghezza libera e la frequenza naturale, con confronti con simulazioni FEM per le vibrazioni.