In questa breve guida si vuole rispondere alla domanda ormai perentoria: "posso mettere rulli di peso diverso nel variatore?" oppure "Non ci sono rulli da 5.734 grammi, come posso fare?". E cerchiamo di sfatare anche i miti del "con rulli diversi va meglio", "intanto è uguale" e l'orribile "ho sentito dire".
FISICA DEL PROBLEMA
Supponiamo di aver bisogno di un peso dei rulli di 5.5 g. Questo potrà essere realizzato sia utilizzando appunto 6 rulli da 5.5 g, sia utilizzando 3 rulli da 7g e 3 rulli da 4g (dal momento che ottengo sempre un totale di massa eccentrica pari a 33g). In termini di forza sul piattello, ogni rullo genererà una forza che è direttamente proporzionale dal quadrato della velocità angolare, direttamente proporzionale alla sua massa e direttamente proporzionale alla distanza dal centro di rotazione. Supponiamo inoltre che i rulli siano posti, in esercizio allo stesso raggio rispetto all'asse del piattello e che il variatore stia ruotando ad una velocità omega. [NB: per calcolare la forza effettiva in N, la massa deve essere espressa in kg, omega in rad/s e il raggio in m]
Per verificare se c'è sbilanciamento di forze nel caso dei rulli di due pesi diversi [in riferimento all'immagine successiva], verifichiamo l'equilibrio delle forze lungo due direzioni perpendicolari (x e y) e consideriamo la disposizione dei rulli che saranno posti a 360°/n°rulli=60° uno dall'altro. Ricordiamo che la disposizione "comune" prevede, al fine di bilanciare il più possibile le forze, di mettere rulli di pesi diversi in posizioni adiacenti: avremo quindi rulli alternati da 7g e da 4g.
Come si vede dagli equilibri svolti nell'immagine, lungo x le forze sono bilanciate mentre lungo y queste presentano uno sbilanciamento che è pari al rapporto delle due masse, quindi più è alta la disparità tra i pesi dei rulli, più sarà consistente lo sbilanciamento.
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COSA COMPORTA LO SBILANCIAMENTO
In questo caso si può considerare tutto il sistema con una massa M che ha il suo baricentro in corrispondenza dell'asse di rotazione e una massa m, il cui baricentro invece ruota attorno all'asse della prima massa. Questo comporta vibrazioni (si pensi ad esempio alle vibrazioni della lavatrice in fase di centrifuga, dove la massa m è rappresentata dai panni) e, a lungo andare, cricche e danneggiamenti. Ne risentono in particolare cuscinetti, paraoli, tenute e, in generale, tutti i supporti del variatore, che ruotando non più in asse, possono danneggiare anche altre parti della trasmissione.
IN CONCLUSIONE: TRE SCENARI POSSIBILI.
Come visto sopra, la scelta di due pesi diversi per il variatore, non è consigliabile, poichè può generare seri problemi oltre alle vibrazioni. Si profilano quindi due soluzioni:
1. Se si necessita di un peso "standard", cioè un peso dei rulli commerciale, non ha alcun senso scegliere invece di mettere rulli di peso diverso.
2. Se si necessita invece di rulli con peso che non si trova in commercio, si possono montare rulli nella configurazione analizzata sopra (pesi diversi in posizioni adiacenti) a patto di ridurre il più possibile la differenza di peso tra i rulli. Ad esempio, se ho bisogno di rulli da 5,75g, sceglierò 3 rulli da 5.5g e 3 rulli da 6.0g E NON 3 rulli da 4 e 3 da 7.5!!
3. In alternativa alla precedente ridurre lievemente il peso dei rulli asportando materiale dalla parte interna, come è descritto in questa guida: [GUIDA] Come variare [lievemente] la grammatura dei rulli
