Utilizzo in colonna
Sovrapponendo le molle a tazza è possibile allargarne il campo d?utilizzo, ottenendo carichi e frecce notevolmente maggiori.
Fig.7
Molle a tazza sovrapposte in opposizione (serie)
Per i molle a tazza in sovrapposizione semplice vale:
Ftot = F
Stot = i · s
Lo = i · Io
Fig. 8
Pacco di molle a tazza sovrapposte in parallelo
Per n molle a tazza in sovrapposizione unidirezionale vale:
Ftot = n · F
Stot = s
Lo = Io + (n' 1) · t
In caso di molle a tazza con spessore ridotto sostituire t con t'.
Fig.9
Pacchi di molle a tazza sovrapposti in opposizione
Per i pacchi composti da n molle a tazza in sovrapposizione unidirezionale vale:
Ftot = n · F
Stot = i · s
Lo = i · [Io + (n' 1) · t]
In caso di molle a tazza con spessore ridotto sostituire t con t'.
Le equazioni suindicate e le curve riportate in seguito (figure da 10 a 13) non prendono in considerazione eventuali attriti (vedi paragrafo 9).
Per i > 1 e con decrescimento progressivo della curva reazione-escursione, la freccia totale (stot) sarà distribuita in maniera sempre meno uniforme sulle singole molle a tazza o sui pacchi. Questo fenomeno è causato dalle reazioni elastiche differenti delle singole molle e dall'attrito nella colonna di molle.
Di conseguenza si raccomanda di non usare molle a tazza con ho/t > 1.3 oppure con K4 · (h'o/t') > 1.3 per la formazione di colonne di molle a tazza.
Rappresentazione schematica di curve caratteristiche carico/freccia di molle a tazza sovrapposte
Fig.10:
Curva caratteristica di una molla a tazza singola
Fig. 11:
Curva caratteristica di colonna composta da molle a tazza sovrapposte in serie
Fig. 12:
Curva caratteristica di colonna composta da molle a tazza sovrapposte in parallelo
Fig. 13:
Curva caratteristica di colonna composta da 4 pacchi sovrapposti in serie, con pacchi composti da due molle a tazza in parallelo
Curva caratteristica progressiva
Avendo le molle a tazza, usate per le colonne, una curva caratteristica carico/freccia lineare o regressiva, occorre prendere adeguati provvedimenti per mantenere comunque un andamento progressivo e crescente della reazione elastica.
Tutte le soluzione descritte finora funzionano secondo lo stesso principio. Una colonna composta da molle a tazza può essere suddivisa in un certo numero di colonne parziali. I flussi dei carichi delle singoli parti sono messi in serie. Interponendo degli adeguati finecorsa, si può ottenere il bloccaggio di alcune parti della colonna intera in caso di superamento di determinate forze, mentre le parti rimanenti continuano a lavorare con il rispettivo rapporto elastico maggiore.
Colonna composta da molle a tazza con carichi massimi differenti
Fig. 14:
Curva caratteristica carico/freccia progressiva grazie alla combinazione di molle a tazza con diversi carichi massimi
Al raggiungimento della reazione elastica Fx, le molle a tazza nella zona x raggiungono la condizione piatta e quindi non lavorano più. Lo stesso vale per le molle a tazza nella zona y al raggiungimento della reazione Fy.
Colonna composta da gruppi di molle a tazza con sovrapposizione diversificata
Fig. 15:
Curva caratteristica carico/freccia progressiva grazie alla combinazione di molle a tazza con diversa sovrapposizione
Si ottiene un carico diversificato delle zone x, y, z variando il numero delle molle a tazza sovrapposte in parallelo.
Colonna di molle a tazza con finecorsa di spessori diversi
Fig. 16:
Curva caratteristica carico/freccia progressiva grazie finecorsa di spessori diversi
Interponendo dei dischi finecorsa di spessori diversi, è possibile escludere in successione l'ulteriore reazione di alcune parti della colonna con l'aumento della forza applicata.
In genere, la durata della colonna è determinata basandosi sulla parte più sollecitata.
Norme di montaggio per le colonne di molle a tazza
Durante il funzionamento dinamico delle colonne di molle a tazza, tra le molle terminali e l'anello di spinta si verificano piccoli spostamenti relativi, in direzione radiale. A seguito della pressione superficiale elevata (contatto lineare) si possono verificare fenomeni d'usura. La pressione superficiale diminuisce se è il diametro esterno (maggiore) della molla terminale a spingere contro l'anello, e non il diametro interno.
Fig. 17:
Posizionamento delle molle a tazza terminali con numero pari di molle
In caso di numero dispari di molle a tazza, la molla a tazza collocata all'estremità in movimento della colonna (movimento relativo tra molla terminale ed elemento di guida) dovrebbe essere posizionata con il diametro esterno verso l'anello di spinta.
Fig. 18:
Posizionamento delle molle a tazza terminali con numero dispari di molle
Lubrificazione
Una buona lubrificazione influisce in maniera notevole sulla capacità di guida, sull'attrito e sul consumo. A seconda delle specifiche applicazioni si consigliano bagni d'olio, grassi, paste con additivi di bisolfuro di molibdeno, vernici lubrificanti ed altri lubrificanti solidi.
Gioco della guida (DIN 2093)
Il gioco tra gli elementi di guida e le molle a tazza deve essere adeguato. Si consiglia l'utilizzo di una guida interna tramite perno di centraggio. In caso di guida esterna è possibile usare una boccola di guida.
Gioco tra l?elemento di guida e la molla a tazza (differenza tra i diametri):
Tab. 5
Caratteristiche di elementi di guida e piani di appoggio
Carico dinamico
Pezzi cementati e rettificati si sono dimostrati particolarmente adatti. La durezza in superficie dovrebbe essere almeno di 55 HRC, la profondità di cementazione non inferiore a 0.8 mm. È possibile anche provvedere alla nitrurazione, sempre garantendo che il materiale di base sia sufficientemente resistente, in modo da escludere la compressione dello strato sottile.
Carico statico
Per un carico prevalentemente statico sono sufficienti pezzi bonificati, in caso di uso esclusivamente statico sono idonei anche pezzi non bonificati.