I motori idraulici convertono l’energia idraulica in energia meccanica di tipo rotatorio, svolgendo la funzione inversa delle pompe. Come per le pompe, anche per i motori esiste una ampia gamma di forme e principi costruttivi; gran parte delle considerazioni costruttive fatte per le pompe volumetriche possono essere riferite anche ai motori volumetrici corrispondenti.
Motori Idraulici Lenti (LSHT)
Pochi tipi di motori sono utilizzabili sia a velocità di rotazione molto basse che a quelle superiori a 1000 RPM. I motori lenti, detti anche motori LSHT (Low Speed High Torque), oltre a presentare basse velocità di rotazione presentano coppie elevate e sono ideali per tutte quelle applicazioni nelle quali l’utilizzatore richiede un carico notevole e basse velocità.
Infatti, in questi casi un motore veloce, oltre a lavorare male, richiede ingombri e, quindi, costi molto più elevati. Nell’esempio in esame, ciò è realizzato tramite un anello fisso che presenta una serie di condottini disposti in direzione assiale, di questi una metà (pari al numero delle camme) è posta in comunicazione con condotto toroidale in comunicazione con l’ammissione e l’altra metà con un condotto toroidale collegato allo scarico.
Il rotore, all’interno del quale sono realizzati i cilindri in cui alloggiano i corrispondenti pistoni, presenta, per ciascun cilindro, un condottino disposto anch’esso in direzione assiale e collegato al cilindro stesso. Questo condotto, a causa della rotazione del rotore, viene in contatto, alternativamente, con i condotti fissi di alta e bassa pressione. La versione multicorsa di questi motori presenta, al posto del piatto inclinato, un disco che è disposto perpendicolarmente all’asse di rotazione.
Solo i motori a palette fanno eccezione in quanto all’avviamento, per l'iniziale assenza delle forze centrifughe, le palette non riescono ad aderire sufficientemente ai fianchi dello statore per fare una adeguata tenuta, conseguentemente la coppia di avviamento si riduce notevolmente.
Sistemi di Bloccaggio Idraulici: Semplice vs. Doppio Effetto
Molto spesso si sentono nominare sistemi di bloccaggio idraulici a semplice o a doppio effetto. In questa sezione analizzeremo i vantaggi offerti dai sistemi a doppio effetto in contesti specifici, così come alcuni aspetti che devono essere tenuti presente in fase di scelta tra l’uno o l’altro sistema.
La forma più elementare di bloccaggio è quella meccanica manuale: tramite viti e tiranti è possibile ottenere livelli di forza abbastanza elevati, seppur non facilmente misurabili e monitorabili. Un primo livello di accesso all’automazione dei bloccaggi può avvenire quindi attraverso cilindri idraulici a semplice effetto: l’olio viene inviato ad un cilindro nel verso del bloccaggio, mentre l’apertura del cilindro viene governata da una molla (i cilindri saranno quindi “normalmente aperti”).
Pur essendo un grande passo avanti rispetto ad una soluzione completamente meccanica, i cilindri a semplice effetto possono non essere la soluzione perfetta in caso di automazioni spinte. Infatti la presenza di una molla non garantisce “certezze” in fase di apertura del cilindro (né in chiusura), soprattutto in presenza di un’eventuale contropressione nella mandata idraulica. La contropressione è anche legata alla lunghezza dei tubi idraulici, il che rende poco adatto l’uso di cilindri a semplice effetto con tubazioni particolarmente lunghe (pena l’impossibilità di sbloccare il cilindro).
I bloccaggi a semplice effetto sono comunque ideali per molte tipologie di sistemi di serraggio. I componenti a semplice effetto sono più immediati e meno costosi da installare, perché richiedono meno linee idrauliche e hanno controlli più semplici, poichè necessitano di un minor numero di valvole.
Ci sono alcune situazioni, tuttavia, in cui i sistemi a doppio effetto sono più adatti o addirittura necessari. La maggior parte dei costruttori di attrezzature considerano sempre i cilindri a doppio effetto come un’opzione nelle circostanze ove un sistema a semplice effetto non darebbe elevate garanzie di sicurezza e consistenza del processo produttivo. Con un po’ di esperienza, costruire sistemi a doppio effetto può essere facile quasi quanto costruire sistemi a semplice effetto. La maggiore affidabilità dell’attrezzatura nelle applicazioni di alta produzione vale senza dubbio il costo aggiuntivo.
I cilindri a doppio effetto sono più adatti per le applicazioni di lavorazione che utilizzano il fluido refrigerante. Infatti i cilindri a semplice effetto hanno una piccola camera d’aria per la molla su un lato del pistone, mentre nei cilindri a doppio effetto l’olio è presente da entrambe le parti del pistone. Quest’aria viene scaricata durante la corsa di bloccaggio, mentre nella corsa di sbloccaggio viene nuovamente aspirata. Per questo motivo l’uso di refrigeranti e fluidi da taglio deve essere considerato nella progettazione dell’attrezzatura, al fine di indirizzare opportunamente la scelta dei cilindri.
Anche se tutti i cilindri a semplice effetto hanno filtri dell’aria in metallo sinterizzato per impedire l’ingresso di contaminanti, c’è ancora la possibilità che fluidi aggressivi possano entrare nell’area della molla (specialmente con il refrigerante in pressione), causando malfunzionamenti.
I cilindri a doppio effetto dovrebbero essere utilizzati nei sistemi che hanno un carico/scarico automatico o qualsiasi altro sistema di comunicazione tra macchina e utensile, in modo che tutte le funzioni possano essere facilmente temporizzate e coordinate. Dato che i cilindri si muovono in base alla pressione data dal fluido, lo stato degli stessi può essere monitorato da pressostati su entrambi i lati (serraggio e di sbloccaggio).
I cilindri a doppio effetto, quando dotati di controlli di posizione elettrici o pneumatici, permettono inoltre di avere maggiori certezze circa la loro posizione: nel caso di carico robotizzato questo diventa fondamentale, in quanto sarebbe disastroso che il robot iniziasse a scaricare un pezzo da un attrezzo ancora chiuso. L’azione dell’olio, rispetto alla molla, è inoltre molto più vigorosa, in quanto praticamente non risente di eventuali contropressioni.
Inoltre i cilindri idraulici, grazie ai pressostati, risultano “sempre in presa”, capaci di generare forza fintanto che la pressione viene mantenuta ai livelli definiti dal dimensionamento dell’attrezzo. I cilindri a doppio effetto sono spesso migliori per attrezzature di grandi dimensioni con lunghe linee idrauliche o altre restrizioni di flusso.
Ripartizione della Portata tra Distributori in Parallelo
Se due distributori oleodinamici collegati in parallelo vengono azionati contemporaneamente, la pompa erogherà una portata di 160 l/min, divisa equamente tra i due distributori (80 l/min per ciascun distributore).
Tuttavia, è importante considerare che la portata si divide equamente tra i due distributori solo se i due utilizzatori sono esattamente gli stessi e messi a lavorare nelle medesime condizioni. Se così non fosse, la portata si ripartirà in maniera diversa tra i due distributori.
Supponiamo di avere i due distributori in parallelo collegati a due attuatori lineari identici (chiamati per semplicità 1 e 2). Se sull'attuatore n° 1 è applicato un carico costante in compressione doppio rispetto a quello applicato sull'attuatore n° 2 (F1=2xF2), questo significa che la pressione nella camera inferiore dell'attuatore n°1 è doppia rispetto a quella presente nella camera inferiore dell'attuatore n°2. Siccome la pressione a monte dei due distributori la stessa, essendo connessi in parallelo, ma quella a valle no, il flusso attraverso i due distributori sarà diverso.
Non bisogna confondere la pressione con la portata, in quanto, in un circuito chiuso, la pressione viene esercitata sempre con uguale misura su ogni più piccola parte di superfice di contatto.
Per prima cosa è necessario collegare il tubo di mandata della pompa P del distributore. La valvola di massima è regolabile da 30 a 210 bar, per regolare la pressione è consigliabile di montare un manometro che abbia una scala che possa arrivare almeno fino a 250 sulla connessione supplementare P.E' possibile a questo punto regolare la valvola di massima del distributore agendo sul grano posto sulla valvola stessa. Ovviamente non esiste un prodotto giusto per qualsiasi esigenza.
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