Questa sera, proseguendo nel rendicontare i lavori che ho fatto nell'ultimo periodo, volevo parlare della famigerata modifica Balestre + Molle.
Ormai l'argomento è stato trattato in lungo e in largo, nonostante ciò leggo spesso che molti hanno le idee un po' confuse, e ci sta..
La costruzione di un kit per l'alloggiamento delle molle aggiuntive sul ponte in se non è molto complessa, parlerò in breve anche di come ho realizzato la mia versione, ormai ne ho fatti diversi kit e tutto sommato vanno bene; l'argomento di cui voglio veramente parlare è la scelta delle molle.
L'obiettivo di questo topic non è suggerire il modello di molla migliore da usare (per quello c'è già tutto quello che può servire qui sul forum), quello che vorrei fare è riuscire a trattare l'argomento "molle" da un punto di vista più teorico, sfruttando le nozioni imparate alle superiori per dare un punto di vista più nitido e puntuale sull' argomento.
La prendo un po' larga (tanto sta sera ho tempo)
Le molle sono dei componenti meccanici in grado di subire importanti deformazioni in modo voluto e controllato se sottoposte ad una forza esterna, tornando al forma iniziale una volta cessata la sollecitazione. I materiali, ma più in particolare i metalli, quando deformati si possono comportare in due modi diversi, solitamente l'uno sequenziale all'altro: la prima fase della deformazione è detta
elastica, ossia una volta cessata la forza che provocava la deformazione il metallo ritorna alla sua forma originale. Quando invece un metallo viene deformato a tal punto da non riuscire più a raggiungere la forma iniziale una volta cessata la forza deformante, si dice che è entrato in campo plastico, ossia la deformazione diventa permanente, ma attenzione! questo non significa che tutta la deformazione elastica diventa plastica, la parte di deformazione elastica rimane pressoché invariata, l'unica parte della deformazione che diventa permanente è quella verificatasi dopo il "confine" tra campo elastico e campo plastico.
Le molle, in generale, devono essere progettate per poter lavorare esclusivamente in campo elastico, e non solo, quanto più lavoreranno in prossimità della zona plastica, tanto più velocemente queste tenderanno a perdere la propria "elasticità" e a deformarsi plasticamente poco per volta fino a raggiungere, su grandi numeri di cicli di lavoro, una forma anche molto distante da quella iniziale, in pratica si "stancano".
Per evitare che questo si verifichi troppo presto una molla deve essere progettata per riuscire a lavorare ad un regime di sollecitazione sufficientemente lontano dal campo plastico e più questa ne starà lontano più lunga sarà la sua vita. Visto che però viviamo in un mondo crudele, per ogni cosa positiva che riusciamo ad avere dobbiamo mettere in conto un aspetto negativo, questo è un principio che bene o male vale sempre per tutte le cose ed è il motivo per cui bisogna sempre trovare un compromesso. In questo caso: vogliamo una molla che duri per l'eternità? allora questa molla dovrà deformarsi il meno possibile in modo da stare quanto più possibile lontana dal campo plastico, questo ovviamente significa che la nostra molla non fa più bene il suo lavoro, ossia deformarsi considerevolmente rispetto ad un qualsiasi altro componente meccanico.
Per parlare di una cosa a cui più o meno tutti stiamo pensando (visto che siamo qui e non in un altro forum) : le balestre del ferro perennemente stanche.
Le Balestre, che sono delle molle, devono deformarsi molto per fare bene il loro lavoro, questo le porta a stancarsi abbastanza velocemente, soprattutto per il fatto che vengono impiegate in fuoristrada dove è richiesto loro un lavoro molto più gravoso, dovendo raggiungere, molto più spesso che su strada, le posizioni di massima deformazione. Se poi uniamo il fatto che bene o male nessuno si prende la briga di controllare che la qualità dei materiali di balestre aftermarket sia consona all'impiego del componente, il risultato è che dopo poco tempo le balestre si appiattiscono.
Con questo non voglio dire che le balestre siano un pessimo organo di sospensione, diciamo che le balestre hanno fatto anche cose buone (si scherza eh!
) , senza dubbio hanno dei pregi: sono molto robuste, semplici da costruire, semplici da montare, si prestano ad impieghi gravosi e tante altre cose.. ..infatti trovano largo impiego nei mezzi pesanti dove alle balestre viene richiesto solo di assorbire le asperità del terreno, mentre a garantire l'aderenza nei terreni più difficili ci pensa il telaio flessibile, ma torniamo un po' in dietro.
Esistono diversi tipi di molle: le molle a lamina, che se composte da più lamine sovrapposte vengono dette a balestra, le molle elicoidali ossia le molle che nell'immaginario comune vengono semplicemente chiamate molle, le barre di torsione che poverelle non stanno simpatiche a nessuno e tutti le chiamano con nome e cognome, poi esistono anche le molle a tazza, a spirale piana, ecc. ma non ci interessano perché non trovano impiego nelle sospensioni dei veicoli se non in qualche caso molto marginale.
Per riuscire a capire bene quali sono le differenze all'atto pratico, di due molle della stessa categoria ma con caratteristiche diverse, credo sia utile vedere a grandi linee le formule teoriche che le caratterizzano, quindi metterò un paio di foto delle pagine interessanti del buon vecchio Manuale di Meccanica Hoepli.
Spero che non risulti un passaggio troppo complesso, ma ci tengo a farlo perché credo che in alcuni aspetti le molle abbiano un funzionamento controintuitivo che spesso portano a fare dei ragionamenti involontariamente sbagliati.
[Devi essere iscritto e connesso per vedere questa immagine]Molle a BalestraLe molle a balestra sono composte da lamine di acciaio armonico a sezione rettangolare, multiple sovrapposte o singole, che vengono sollecitate principalmente a flessione.
Parlando di molle a balestra il discorso è ancora molto intuitivo, prendendo in considerazione la flessibilità ϕ che è il rapporto tra la freccia f (compressione della balestra in mm) e la forza applicata F (forza deformante). Sostituendo le formule della freccia f nella formula della flessibilità ϕ si ottiene :
[Devi essere iscritto e connesso per vedere questa immagine]partendo dal presupposto matematico (detto in soldoni) che le cose che stanno sopra la linea di frazione, aumentando, fanno aumentare il risultato finale, mentre quelle che stanno sotto, aumentando, fanno diminuire il risultato finale, e diminuendo viceversa. Possiamo capire che la nostra ϕ (flessibilità, ossia all'aumentare del suo valore la molla sarà più flessibile, da non confondere con la rigidità k che è esattamente l'inverso) aumenterà per valori di lunghezza l maggiori e lo farà in modo molto importante visto che nella formula la lunghezza l ha potenza 3.
Analogamente all'aumentare del numero di fogli n, della larghezza dei fogli b e dello spessori dei fogli s, che stanno sotto la linea di frazione, la flessibilità della molla diminuisce, ma non solo, osservando le potenze possiamo dedurre che aumentando il valore di un unità nei vari fattori sarà quello dello spessore s ad avere la maggiore influenza sul risultato della flessibilità , in quanto ha potenza 3 contro la potenza uno di n e b.
Cosa potremmo imparare da questo "particolare"? Se partendo da una balestra esistente volessimo ottenere una maggiore flessibilità, quindi morbidezza, le dimensioni che se modificate ci possono dare il maggior risultato con la minore modifica sono lo spessore s e la lunghezza l: potremmo aumentare la lunghezza di 1 mm ed otterremo una variazione della flessibilità molto maggiore che non diminuendo di 1 mm la larghezza dei fogli b, analogamente se volessimo ottenere lo stesso risultato agendo sullo spessore, otterremo una variazione molto maggiore diminuendo di 1mm s che non diminuendo di 1mm b.
Al contrario se volessimo ottenere un irrigidimento ci converrebbe agire diminuendo la lunghezza l o aumentando lo spessore s che non aumentando la larghezza b della stessa misura.
Sono stato un po' lungo, ma spero di essermi spiegato abbastanza bene.. ..una volta capito il ragionamento che ho fatto attorno alla formula sarà lo stesso per le molle elicoidali che sono le più interessanti per questo topic.
Molle Elicoidali e Barre di TorsioneHo raggruppato questi due tipi di molla perché, vogliate credermi o no, sono la stessa cosa e funzionano allo stesso modo: queste molle sono delle barre a sezione rettangolare o più comunemente a sezione circolare, sempre in acciaio armonico, che a differenza delle balestre sono sollecitate principalmente a torsione, ossia vengono deformate "attorcigliandosi" attorno all'asse della barra (o filo).
L'unica differenza tra le due molle è che la molla elicoidale semplicemente è una barra di torsione che è stata avvolta attorno ad un asse ad una certa distanza da esso e con un determinato passo, non per forza il passo deve essere costante (vedi molle progressive). Ovviamente queste molle possono avere impieghi diversi a secondo delle applicazioni e degli spazi disponibili, diffidate da chi denigra le barre di torsione rispetto alle comuni molle elicoidali , in fondo in fondo sono la stessa cosa, le prime permettono una deformazione angolare, mentre le seconde una deformazione lineare.
[Devi essere iscritto e connesso per vedere questa immagine]Vedendo la formula possiamo accorgerci quanto siano rilevanti alcune misure rispetto ad altre, ad esempio il diametro del filo d ed il raggio della molla r, il primo con potenza 4 ed il secondo con potenza 3. Nel raggio della molla r sono "contenuti" due significati, in primo luogo permette di calcolare il perimetro di una spira, e moltiplicato per il numero di spire esprime la lunghezza del filo , inoltre r è anche la distanza dal punto di applicazione della forza, aumentando il braccio a parità di momento torcente la forza è minore, di conseguenza la molla è più morbida.
Sapere in cosa ed in quale misura, concorrono le varie grandezze caratteristiche di una molla ci permette di valutare con cognizione di causa quale sarà il risultato finale almeno in linea qualitativa, nel momento in cui si preferisce una molla progressiva rispetto ad una semplice, questa non è più morbida a prescindere, ma (a parità di diametro del filo e diametro della molla) è più morbida in virtù della maggiore lunghezza del suo filo dovuto al maggiore numero di spire.
Non bisogna però trascurare il fatto che nel momento in cui la maggior parte delle spire (ravvicinate) vanno a pacco , la molla improvvisamente è come se avesse solo le spire libere di muoversi, di conseguenza diventa istantaneamente molto più rigida, se di base la sezione "progressiva" della molla va a pacco dovremmo tener conto che la molla è in realtà molto più rigida di una molla normale con le spire equamente distribuite.
Altro esempio , se prendo una molla che mi piace come rigidità, ma per la mia applicazione è troppo lunga, dovrei tenere conto dell'irrigidimento dovuto all'accorciamento del filo nel momento in cui decido di tagliarla.
Purtroppo la lunghezza della molla in se, non è un criterio sincero da considerare, bisognerebbe tener conto di tutte le altre variabili nel momento in cui si sceglie una molla, lo ho capito sbagliando varie volte, ora forse dopo vari tentativi ho trovato la molla che fa per me.
Ora parliamo anche della modifica che ho fatto, altrimenti uno, dopo tutto questo pippone, se non trova qualcosa di concreto, c'ha anche ragione ad arrabbiarsi...
Nel mio ultimo tentativo di mettere le molle sotto al ferro ho provato le molle posteriori della matiz per capirci, quelle lunghe 292mm, diametro 112mm e diametro del filo 10,5/11mm.
Complessivamente sono abbastanza soddisfatto, non alzano eccessivamente l'assetto, lavorano bene con i miei biscotti dinamici e dovrebbero essere quel filo più rigide del necessario per sostenere un po' la macchina anche a pieno carico.
[Devi essere iscritto e connesso per vedere questa immagine]Per quanto riguarda le piastre ho cercato di semplificare il più possibile, la piastra superiore è realizzata in lamiera da 2mm sagomata come il tampone di fine corsa, con un dado M8 saldato al centro, su cui fissare il cilindro di incastro della molla, tramite un tamponcino in gomma standad con vite M8. La piastra inferiore invece è composta dal piatto da 5mm, forato agli estremi, a cui ho saldato uno spessore inferiormente per poter stare sopra al livello dei cavallotti del ponte, il tutto forato al centro e filettato M10 per il fissaggio del cilindro di incastro inferiore. per i cilindri ho usato barre di nylon , tornite al diametro adeguato per la molla scelta e tagliati alla lunghezza giusta per compensare il tampone originale o eventualmente un tampone maggiorato per l'assetto rialzato.
Le piastre sono state zincate per limitare la formazione di ruggine. Superiormente la piastra viene fissata al longherone tramite i dadi originali del tampone con viti M8 x 15 ed inferiormente la piastra è assicurata al ponte con due cavallotti da 2,5 pollici M8 .
[Devi essere iscritto e connesso per vedere questa immagine]il risultato finale è questo
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Titolo: kit molle con un po' di teoria 
Gio Mar 11, 2021 2:55 am
BRAVISSIMO 
effettivamente 600km sono tantini anche se al momento ne basterebbero 30 ad impedirlo