Micro Pistoni Idraulici: Funzionamento e Applicazioni
I cilindri idraulici statici, o slitte, sono attuatori meccanici che consentono agli impianti idraulici di applicare il movimento e la forza lineare. Trasferiscono la pressione dal fluido idraulico attraverso un pistone al punto di funzionamento. I cilindri statici funzionano senza ingranaggi meccanici o leve e sono componenti fissi dei macchinari.
I cilindri portatili, in confronto, sono le versioni mobili per molte applicazioni una tantum (classificati come tipi per sollevamento o per trazione).
Applicazioni dei Cilindri Idraulici Statici
I cilindri idraulici statici si sono evoluti in una vasta gamma di configurazioni, misure e design speciali. I cilindri sono utilizzati sia per le applicazioni industriali (comprese le presse idrauliche, le gru, le fucine, i compattatori e le macchine per il confezionamento) sia per le applicazioni mobili (macchine agricole, attrezzature edili, attrezzature nautiche, ecc.). L'industria delle macchine mobili si basa quasi esclusivamente su cilindri idraulici per il movimento lineare.
Tipi di Cilindri Idraulici Statici
I tre tipi più comuni di costruzione sono a tirante, saldata e telescopica. Tutti questi tipi possono essere ad azione singola o a doppia azione. Ciascun tipo utilizza una metodologia diversa a seconda di come i cappucci di chiusura sono collegati alla canna del cilindro e a seconda delle differenze interne.
Cilindri Multimount FJU
I cilindri multimount FJU sono progettati per offrire flessibilità e praticità di montaggio. Destinati principalmente ad applicazioni industriali di bloccaggio, i cilindri della serie compatta presentano ingombri molto ridotti e corsa breve compresa tra 1mm e 50mm.
Sono progettati e costruiti per soddisfare le più esigenti aspettative di bloccaggio e di controllo di piccoli spostamenti e per un funzionamento prolungato ed efficiente con minima manutenzione e massima produttività. La cura posta nella progettazione e nella scelta dei materiali e delle guarnizioni impiegate, la costruzione con elevati standard di qualità e precisione, unita ad un severo collaudo finale che riproduce le condizioni di funzionamento tipiche del cilindro, rendono questi attuatori idraulici una valida scelta per applicazioni severe con elevata frequenza di ciclo, notevoli accelerazioni ed ambienti ostili di funzionamento.
CMI mette a disposizione il proprio staff tecnico e di progettazione nel caso in cui siano richieste esecuzioni speciali secondo specifici requisiti. Sporgenze stelo personalizzate, soluzioni di fissaggio ed attacchi speciali sono solo alcune delle possibilità di personalizzazione offerte dalla nostra azienda.
Predisposti sia per il fissaggio ad asse verticale che orizzontale, sono realizzati con corpo camicia cieco in acciaio all’interno del quale scorre il pistone in bronzo. Lo stelo è realizzato in acciaio C45 con riporto di cromo oppure, su richiesta, in acciaio 42CrMo4 cromato, in acciaio temprato e cromato, in acciaio inossidabile o in acciaio 41CrAlMo4 nitrurato e rettificato.
Particolare attenzione è rivolta agli elementi di tenuta, tutte le guarnizioni utilizzate sono di primissima qualità ed ottimizzate per minimizzare i trafilamenti di fluido, massimizzando la tenuta statica, senza compromettere il rendimento complessivo e la dinamica dell’attuatore. Le diverse combinazioni includono guarnizioni in poliuretano, PTFE e VITON + PTFE.
Su richiesta possono essere progettati e costruiti per rispondere a specifiche esigenze dimensionali del cliente. Temperatura di esercizio: da -20°C a +150°C a seconda del fluido e del tipo di guarnizioni impiegato. Facili da pulire, resistenti alla corrosione e ideali per spazi ristretti, servizi leggeri e requisiti di installazione semplificati.
Considerazioni Tecniche ed Economiche
Aspetti propriamente tecnici, il costo degli stessi attuatori e dei relativi azionamenti, non sono tutto ciò che si deve considerare. Sono da stimare anche le apparecchiature ausiliarie, nonché valutare l’entità dei costi che possono sorgere lungo l’intero ciclo di vita, comprese le spese di manutenzione e riparazione. Es: il caso in cui l’applicazione richiede un solo attuatore o un piccolo numero. Il costo delle apparecchiature ausiliarie peserà percentualmente di più, rendendo il sistema idraulico più costoso.
Tali apparecchiature comprendono un serbatoio d’olio in pressione, una pompa, possibilmente un accumulatore, un sistema di filtraggio e tutte le tubazioni ad alta pressione che distribuiscono il fluido idraulico e ritornano al serbatoio.
Fluido Idraulico
Prendiamo ora in considerazione il fluido idraulico: a volte, per motivi legati all’ambiente o a particolari problemi di sicurezza antincendio, si utilizzano oli idraulici biodegradabili (es: fluidi a base d’acqua), sostenendo così spese aggiuntive. Come ogni altro fluido tecnico, l’olio idraulico andrà controllato regolarmente per determinarne le condizioni (tipo e quantità delle particelle sospese nel fluido, eventuale contenuto d’acqua e proprietà lubrificanti).
Inoltre c’è da considerare che nelle applicazioni operanti in ambiente aperto, o soggette a basse temperature, talvolta si ricorre all’ausilio di un sistema di riscaldamento per migliorare le proprietà di scorrevolezza del fluido nelle tubazioni.
Sistemi Elettromeccanici vs Sistemi Idraulici
Fino ad ora non ho indicato un netto plus valore dei sistemi elettromeccanici rispetto a quelli idraulici. L’intenzione è dimostrare quanto gli attuatori lineari elettrici siano sempre più una reale alternativa a quelli idraulici nelle più svariate applicazioni sia da un punto di vista tecnico che economico.
Gli attuatori lineari, inoltre, sono spesso utilizzati in applicazioni con cambi di direzione di moto ad elevata frequenza. In questa accezione, il sistema idraulico verrebbe sottoposto a notevoli sforzi, in particolare per quanto concerne le tenute, causando perdite d’olio. Posso confermare come la prima scelta, per applicazioni come le macchine “movimento terra”, sia la tecnologia idraulica. Il fluido idraulico si comprime e assorbe l’urto, prevenendo così i danni alle parti mobili del mezzo.
I costi dell’elettricità sono recentemente aumentati e purtroppo continueranno a crescere. Questa situazione fornisce agli attuatori elettromeccanici un vantaggio in termini di costi operativi. Dopotutto è noto che ogni tipo di conversione energetica comporta delle perdite. Nelle macchine elettriche, al contrario, se è richiesto un basso output, viene utilizzata una bassa quantità di corrente. Non appena il carico aumenta, l’input di corrente si adatta alla richiesta senza alcun ritardo e le performance del sistema aumentano.
I sistemi elettromeccanici quindi non presentano perdite, non dovendo immagazzinare alcun tipo di energia.
Attuatori Elettrici Lineari
Gli attuatori elettrici lineari sono dispositivi utilizzati per eseguire movimentazioni in spinta o tiro tramite un’asta cilindrica. Essi tuttavia hanno il vantaggio di essere di facile installazione e di ingombri ridotti (nessuna centralina o pompa esterna per la gestione della pressione dell’aria o dell’olio). I pistoni elettrici, infatti, a differenza di altri cilindri, vengono alimentati da un motore elettrico e semplicemente collegati tramite cavo.
Possono essere impiegati in motori elettrici in corrente alternata asincroni (trifase, monofase, autofrenanti o per inverter) o in corrente continua 12/24V. Questo, oltre ad altre numerose personalizzazioni, permette di dimensionare attuatori elettrici lineari perfettamente corrispondenti alle esigenze del cliente.
Requisiti Tecnici
Per una corretta scelta degli attuatori elettrici lineari è necessario tener conto anche di alcuni requisiti tecnici. Innanzitutto il tipo di applicazione (macchinario industriale, strumentazione medicale, macchinario agricolo, apparecchiature per alimentari).
In questo caso, per la scelta dell’attuatore elettrico lineare, particolare attenzione è stata posta alla tipologia dell’ambiente di lavoro che si presenta polveroso (si lavora nei campi), umido (si vaporizzano sostanze liquide), soggetto a vibrazioni continue (il terreno su cui si muove la macchina è sconnesso); i pistoni elettrici costruiti per questo utilizzo saranno dunque particolarmente resistenti a fattori atmosferici e ambientali.
Gli attuatori elettrici lineari di costruzione italiana, grazie al fatto di essere prodotti personalizzabili, vengono utilizzati sia per applicazioni molto semplici come ad esempio apertura e chiusura di sportelli da cucina, sia per impieghi molto gravosi quali movimentazione serrande di centrali idroelettriche o regolazione valvole e nastri trasportatori in acciaierie.
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