Nel mondo dell'ingegneria, la trasmissione di potenza è una delle sfide più complesse. In un contesto sempre più orientato verso l'efficienza e la precisione, come possiamo affrontare questa complessa equazione per trasmettere potenza in modo efficiente, affidabile e adattabile?

Gli attuatori sono ampiamente utilizzati in molti settori, come la robotica, la produzione, l'automotive, l'aerospaziale e i sistemi di riscaldamento e raffreddamento negli edifici. Gli attuatori sono di diversi tipi: elettrici, idraulici e pneumatici, ciascuno dei quali utilizza diversi tipi di energia. Gli attuatori sono disponibili in diversi tipi, a seconda della fonte di energia e del meccanismo utilizzato per il movimento.

La scelta dell'attuatore giusto per le tue esigenze richiede la considerazione di diversi fattori. Valuta i vincoli di spazio: Quanto spazio è disponibile per l'installazione?

Tipi di Attuatori: Elettrici vs. Idraulici

Gli attuatori elettrici utilizzano l'energia elettrica per generare movimento. Gli attuatori idraulici utilizzano fluido pressurizzato, solitamente olio, per generare movimento. Gli attuatori elettrici tendono a fornire un controllo preciso del movimento, poiché possono essere facilmente comandati variando il voltaggio o la corrente fornita al motore. Gli attuatori idraulici sono noti per le loro elevate capacità di erogazione della forza.

Gli attuatori elettrici sono generalmente più puliti e più ecologici poiché non richiedono fluido idraulico. Gli attuatori idraulici sono in grado di generare forze elevate e possono fornire una forza o una coppia costante durante tutto il movimento. Gli attuatori elettrici possono presentare limitazioni in termini di forza massima erogata rispetto agli attuatori idraulici. Gli attuatori idraulici richiedono fluido idraulico, che deve essere contenuto, monitorato e talvolta sostituito, e ciò comporta requisiti di manutenzione più complessi.

Gli attuatori elettrici sono comunemente utilizzati in applicazioni che richiedono un posizionamento preciso, come la robotica, l'automazione e l'elettronica. Gli attuatori idraulici sono spesso utilizzati in applicazioni che richiedono forze elevate, come attrezzature per l'edilizia, macchinari pesanti e presse industriali.

Attuatori Lineari e Rotativi

Gli attuatori lineari e rotanti sono due tipi comuni di attuatori utilizzati per generare movimento lineare e rotatorio. Gli attuatori lineari vengono utilizzati per spostare oggetti in linea retta, come sollevare e abbassare un tavolo: il cosiddetto movimento lineare. Al contrario, gli attuatori rotanti ruotano gli oggetti attorno a un asse, ad esempio aprendo e chiudendo una valvola.

  • Attuatore lineare: Gli attuatori lineari producono un moto lineare, ossia spostano gli oggetti lungo un percorso diritto. Un attuatore lineare è comunemente utilizzato in applicazioni in cui è richiesto un moto lineare, come sollevare, spingere, tirare o posizionare oggetti lungo un percorso diritto. Un attuatore lineare è vantaggioso per le applicazioni che richiedono un posizionamento e un comando lineari precisi. A seconda del design specifico e del meccanismo utilizzato, un attuatore lineare può avere limitazioni in termini di lunghezza corsa e forza erogata.
  • Attuatore rotativo: Gli attuatori rotativi producono un movimento rotatorio, ossia ruotano gli oggetti intorno a un asse. Un attuatore rotativo può presentare limitazioni in termini di intervallo di rotazione e coppia erogata, a seconda del design specifico e del meccanismo utilizzato.

La scelta tra attuatore lineare o attuatore rotativo dipende dai requisiti specifici dell'applicazione, incluso il tipo di movimento necessario (lineare o rotativo), lo spazio disponibile, i requisiti di forza o coppia, la precisione e altri fattori.

Un attuatore idraulico utilizza fluido pressurizzato, tipicamente olio, per generare movimento, offrendo un'elevata forza e un comando preciso per applicazioni di moto lineare. Gli attuatori idraulici utilizzano fluido pressurizzato, tipicamente olio, per generare movimento. Gli attuatori pneumatici, invece, utilizzano aria compressa per generare movimento. In sintesi, gli attuatori idraulici utilizzano olio, mentre gli attuatori pneumatici utilizzano aria.

LINAK è un noto produttore di attuatori lineari elettrici, che offre un'ampia gamma di prodotti noti per la loro qualità, affidabilità e versatilità. LINAK offre una vasta gamma di attuatori lineari elettrici adatti a varie applicazioni e requisiti. Gli attuatori lineari LINAK sono progettati per fornire un moto lineare fluido e preciso, consentendo un posizionamento e un comando accurati. LINAK offre opzioni di personalizzazione per soddisfare specifiche esigenze applicative. Molti attuatori lineari LINAK sono dotati di una robusta protezione contro fattori ambientali come polvere, umidità e fluttuazioni di temperatura.

Motori Oleodinamici: Trasformazione dell'Energia Idraulica

Stai cercando un motore oleodinamico Vivoil per il tuo progetto? Ecco una guida che ti aiuterà a individuare il componente ottimale per il tuo caso, con consigli per scegliere il tipo di motore e gli optional più adatti. Il motore oleodinamico è un componente che trasforma l’energia idraulica in energia meccanica (al contrario della pompa oleodinamica che, invece, trasforma l’energia meccanica in energia idraulica). Il primo passo per scegliere il componente più adatto è individuare il tipo di motore migliore per il tuo progetto, in base alla modalità di funzionamento.

Infatti, i componenti di questo tipo si suddividono in due tipologie principali: motori unidirezionali e motori reversibili (detti anche bidirezionali o bisenso). Una volta inseriti nell’applicazione, i motori unidirezionali possono ruotare solo in un senso: verso destra (orario) o verso sinistra (antiorario). Sono la tipologia più standard. L’operazione è semplice e quasi sempre possibile senza cambiare nessun componente. Una volta installati nell’applicazione, i motori reversibili possono ruotare in due direzioni - sia in senso orario che in senso antiorario - senza dover fare alcuna modifica.

In commercio sono in vendita motori imitazione dei nostri, prodotti da aziende con cui non abbiamo alcun rapporto. È importante ricordare che gli alberi possono essere applicati solo ad alcuni tipi di flange. Quindi, scegliendo un certo tipo di flangia, avrai la possibilità di selezionare solo determinate tipologie di alberi.

Nei motori reversibili, il drenaggio standard è esterno e serve a proteggere il paraolio da contropressioni che ne provocherebbero l’espulsione. Questo comporta che la pressione di uscita debba essere minore della resistenza del paraolio. Anche nei motori unidirezionali puoi optare per il drenaggio esterno, ma si tratta di una personalizzazione speciale, non dello standard e richiede un codice dedicato.

Ulteriori opzioni includono:

  • Aumenta la resistenza ai carichi radiali e assiali.
  • Combina gli effetti di entrambe le opzioni.
  • Devia il flusso di olio dall’ingresso direttamente allo scarico motore.

Modificare il range delle valvole è utile se le condizioni operative sono diverse da quelle stimate o sono cambiate nel tempo, perché il range va definito in funzione della pressione di utilizzo del motore. Per modificarlo è sufficiente sostituire la molla che si trova all’interno della valvola con una di dimensioni diverse, da selezionare in base al gruppo dimensionale.

I motori Vivoil sono provvisti di etichette che identificano il prodotto, per permetterti di richiedere un eventuale sostituto. Se disponi di un motore Vivoil della vecchia serie KV che è arrivato a fine vita e devi sostituirlo con uno nuovo, puoi scegliere un motore della nuova serie.

Il paraolio è una guarnizione posizionata vicino all’albero. Quando la pressione sullo scarico è eccessiva o quando l’alimentazione del motore è nel verso sbagliato o la pressione del drenaggio supera la massima consentita, questa guarnizione può rompersi o staccarsi. Per risolvere il problema, basta sostituire il paraolio danneggiato con uno nuovo. Vuoi saperne di più?

Nel caso in cui il motore lavori a pressioni eccessive o con carichi ciclici importanti si può arrivare alla rottura del corpo. Anche nel caso in cui si voglia utilizzare un motore reversibile come motore unidirezionale. Questo perché, nella versione unidirezionale del coperchio posteriore, è presente un foro che serve a collegare la parte posteriore del paraolio con l’uscita (ovvero una zona a pressione nulla o molto bassa).

Gruppo moto-pompa CY Vivoil, indicato quando l’applicazione genera un flusso residuo di olio, che può essere utilizzato per ottenere un risparmio energetico e recuperare potenza.

Cilindri Idraulici: Trasformazione dell'Energia Idraulica in Meccanica Lineare

Il cilindro, come il motore idraulico, è un attuatore che converte energia idraulica in energia meccanica. A differenza del motore che ha un moto rotatorio e trasmette una coppia, il cilindro ha un moto rettilineo e trasmette una forza.

  • Cilindri a semplice effetto: Nei cilindri a semplice effetto, l’olio in pressione entra in una sola camera e può quindi comandare movimenti solo in una direzione. Questo tipo di cilindro può effettuare solo un’azione di spinta e a seconda delle necessità, può essere dotato o meno di pistone di guida interno. Questo tipo di cilindro viene utilizzato quando l’esistenza di una forza di contrasto di direzione certa garantisce il movimento di rientro nella posizione iniziale.
  • Cilindri a doppio effetto: Il cilindro a doppio effetto possiede due superfici utili contrapposte di area uguale o diversa ed è munito di due attacchi di alimentazione, che in maniera alternativa funzionano uno da alimentazione vera e propria e l’altro da scarico.
  • Cilindri a doppio effetto differenziale: Il cilindro a doppio effetto differenziale possiede due superfici utili contrapposte di sezione diversa ed è munito di due attacchi di alimentazione. Il cilindro si dice differenziale perché le due sezioni utili sono diverse.
  • Cilindri a due steli: Il cilindro a due steli è ottenuto collegando al pistone due steli di diametro uguale o diverso, comunque inferiore a quello del pistone. Se i diametri dei due steli sono uguali, lo sono anche le aree anulari sui due lati del pistone, per cui a parità di pressione sono uguali le forze sviluppate nei due sensi.

Esistono una serie di costruzioni particolari di cilindri. Grazie a questa costruzione di ottiene, per un dato diametro del pistone e per una data pressione, il raddoppio della superficie utile e quindi della forza sviluppata. Questi cilindri trovano impiego soprattutto nella costruzione delle presse. Finché non è richiesta la forza massima di pressata, la pressione agisce su una sezione ridotta, corrispondete al cosiddetto pistone veloce o pistone di avvicinamento. Nel momento in cui è richiesta la forza massima, la pressione, per intervento di una valvola di sequenza o di un finecorsa va ad agire sulla sezione totale.

Il cilindro telescopico si distingue dal cilindro normale perché a parità di corsa presenta una lunghezza in posizione rientrata nettamente inferiore. Grazie al rientro telescopico dei pistoni, l’ingombro è uguale alla corsa divisa per il numero di elementi più una quota morta (spessore del fondello, lunghezza della guida, elementi di fissaggio). Per una data corsa totale i cilindri telescopici possono essere costituiti a 2- 3-4-5 elementi a seconda dei limiti di ingombro prefissati. Per lo stesso motivo, per un valore prefissato di pressione e portata, il movimento di uscita di un cilindro telescopico, inizia con la massima forza e la minima velocità e si conclude con la minima forza e la massima velocità.

L’esecuzione costruttiva di un cilindro oleodinamico dipende innanzitutto dalla particolare applicazione alla quale è destinato: in funzione dell’impiego previsto, che può spaziare dalle macchine utensili alle macchine per movimento terra, dalle centrali elettriche agli impianti siderurgici e alle acciaierie, occorre valutare quali siano le caratteristiche costruttive più idonee.

  • Cilindri a tiranti: Nei cilindri a tiranti, la testata, il mantello cilindrico ed il fondello sono tenuti insieme da tiranti.
  • Cilindri a profilo circolare: Nei cilindri a profilo circolare, la testata, il corpo e il fondello sono congiunti strettamente tra di loro con viti o per saldatura o mediante anelli di bloccaggio.

Tutti i componenti sono dimensionati per garantire un elevato grado di sicurezza anche alla pressione massima. I pistoni dei cilindri oleodinamici sono soggetti a carico di punta.

Come Funziona un Motore Idraulico

I motori idraulici svolgono la funzione inversa delle pompe, cioè convertono l’energia idraulica in energia meccanica di tipo rotatorio. 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.

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.

Vantaggi e Applicazioni dei Motori Idraulici

Le macchine idrauliche, definite come quella particolare categoria di strumenti e macchinari che utilizzano la potenza di un fluido per compiere lavoro, sono utilizzate in numerose applicazioni pesanti. Il vantaggio principale di una trasmissione idraulica è il fatto di permettere la trasmissione di grandi potenze a qualunque distanza e tramite tubi flessibili: questo consente di realizzare trasmissioni disassate e senza particolari vincoli di allineamento, con il vantaggio intrinseco di avere un’ottima capacità di assorbire i picchi di carico derivanti da urti e sovraccarichi. Inoltre la gamma di attuatori standardizzati che possono essere utilizzati nelle trasmissioni idrauliche è molto ampia.

Un’altra caratteristica fondamentale dei sistemi a trasmissione idrostatica è la possibilità di moltiplicare la forza o la coppia in modo semplice e - di nuovo - in maniera indipendente dalla distanza fra ingresso e uscita, senza la necessità di un collegamento meccanico (ingranaggi, cinghie, pulegge). Questa moltiplicazione si può realizzare in vari modi; come esempio si può pensare ai cilindri idraulici, in cui basta modificare l’area del pistone (a pari pressione) per ottenere una forza maggiore.

Nel caso dei circuiti aperti si utilizzano pompe che forniscono una portata continua di fluido, anche pompe economiche, a cilindrata costante; la gamma dei componenti accessori si limita a valvole di sfogo (per evitare sovraccarichi di pressione) e valvole di controllo (per permettere il deflusso del fluido verso il serbatoio). Per permettere il funzionamento del motore in entrambi i sensi di rotazione, è necessario invertire il flusso del fluido.

I circuiti chiusi invece permettono il funzionamento anche in modalità reversibile, ovvero con il motore che assorbe potenza (frenando l’utilizzatore). Per evitare la cavitazione, tutte le condotte vengono alimentate da una pompa ausiliaria, che fornisce una portata di poco superiore a quella di trafilamento. Una valvola di massima pressione scarica la portata in eccesso.

La potenza idraulica è esprimibile come prodotto fra portata e pressione (P = Q p). In realtà la potenza reale è diversa dalla potenza teorica. Si introducono quindi diversi rendimenti, sempre inferiori a 1: il rendimento volumetrico (ηq) e il rendimento meccanico (ηp) o di pressione. Per una pompa, il rendimento volumetrico esprime la portata perduta (Qeff = ηq Qteorica). Il rendimento meccanico invece (ηp) viene espresso in funzione della perdita di pressione (peff = ηp pteorica). Per un motore le relazioni vengono invertite, in quanto il motore deve elaborare più fluido (e quindi portata) per ottenere la potenza teorica.

Oltre alle perdite nelle pompe e nei motori, vanno considerate le perdite all’interno dei circuiti con trasmissioni idrostatiche. Queste sono generalmente di due tipi: localizzate o distribuite. Le seconde sono relative alla resistenza dovuta al flusso di fluido all’interno delle tubazioni. Anche queste vengono in genere fornite dal produttore dei tubi, in genere con abachi che legano la perdita alla lunghezza della tubazione, alla sua dimensione e alla velocità del fluido.

Come già spiegato, il fluido idraulico è il mezzo che permette la trasmissione idrostatica della potenza nel circuito. Sono solitamente olii di origine petrolifera, con aggiunta di vari additivi. I campi di temperature ammesse sono, per funzionamento continuo, 130°C per olii di origine petrolifera, 200°C per esteri siliconici e 260°C per esteri.

Componenti Chiave: Pompe Idrauliche

Le pompe idrauliche forniscono fluido ai componenti nel sistema. Solitamente ricevono potenza da un motore elettrico o a scoppio, connesso tramite cinghie, ingranaggi, o accoppiamenti flessibili. Economiche, a durata elevata, dal funzionamento semplice. Sono meno efficienti perché hanno una cilindrata fissa, e sono solitamente utilizzate per pressioni sotto ai 20 MPa.

Il funzionamento è molto semplice: un motore fa ruotare una delle due ruote dentate, che trascina l’altra. Il fluido viene trascinato nei vani che si realizzano fra i fianchi dei denti e la superficie cilindrica del corpo pompa. In questo modo si genera una portata volumetrica, mentre una piccola parte di fluido defluisce all’indietro (abbassando quindi l’efficienza). Sono pompe molto diffuse, soprattutto per le applicazioni a funzionamento continuativo.

Vengono progettate in genere con un meccanismo a spostamento variabile, per modificare il flusso in uscita e controllare la pressione del sistema. In genere è presente un corpo cilindrico rotante con cilindri scavati. I pistoni sono collegati mediante cerniere e pattini al piatto inclinato (che è fisso rispetto al carter); i pistoni sono trascinati dal corpo rotante. Un’altra modalità costruttiva è quella a corpo inclinato. Nelle pompe a pistoni assiali il numero cilindri è in genere 5 o 7, comunque dispari (per evitare punti morti).

Nelle pompe a cilindrata variabile, la portata può variare per effetto di due regolazioni. Come già visto è possibile regolare la cilindrata della pompa modificando la corsa dei pistoni, ma è anche possibile modificare la velocità di rotazione del motore, e di conseguenza della pompa.

Predimensionamento di un Circuito Idraulico

In un sistema a trasmissione idrostatica assorbono la potenza idraulica generata dalla pompa. Ipotizziamo di voler effettuare un predimensionamento di un circuito idraulico semplice, costituito da due motori che assorbono 80 Nm a 60 giri/min (500 W circa). Da catalogo si ricava il diagramma di funzionamento del motore scelto. La cilindrata richiesta Vr è pari a V = Q 1000 / n. Ipotizzando di fornire potenza alla pompa tramite un motore operante a 1000 giri/min, si ricava una cilindrata di 8.2 cm3, il 45% della cilindrata massima.

Una volta scelti i componenti principali non resta che scegliere i tubi. La scelta è facilitata dai cataloghi dei produttori, che forniscono abachi per il calcolo del diametro dei tubi in funzione della pressione.

Lo stesso vale per i raccordi e per le valvole di controllo; una volta scelti questi componenti e calcolate le perdite distribuite e concentrate, è utile ricalcolare la pressione e la portata richieste alla pompa, per valutare se si è ancora nel campo di regolazione della stessa.

Principio di Funzionamento dei Motori Oleodinamici

La peculiarità di questi motori è l'utilizzo di un fluido, solitamente olio, come mezzo di trasmissione di energia. Questo contraddistingue i motori idraulici da quelli elettrici, che utilizzano campi elettromagnetici per la trasmissione di potenza.

Un motore oleodinamico opera attraverso una sequenza di passaggi accuratamente coordinati. Inizialmente, una pompa idraulica preleva olio da un serbatoio e lo comprime, generando un flusso ad alta pressione. Questo flusso viene poi inviato attraverso un circuito di tubi e valvole al motore idraulico. Qui, il fluido viene iniettato in camere sigillate contenenti pistoni, o in alcuni casi, una turbina.

Per ottenere un controllo preciso del movimento, il sistema utilizza spesso valvole direzionali e sensori di feedback che permettono di variare la pressione e il flusso del fluido in tempo reale.

Vantaggi Tecnici dei Motori Idraulici Oleodinamici

I motori idraulici oleodinamici presentano una serie di vantaggi tecnici che li rendono insostituibili in molti ambiti:

  • Coppia elevata: grazie al principio oleodinamico, questi motori possono generare una coppia molto elevata in relazione al loro volume.
  • Efficienza energetica: se progettati e mantenuti correttamente, i motori idraulici possono raggiungere efficienze energetiche fino al 95%.

L'ampio spettro di vantaggi tecnici si traduce in una gamma altrettanto ampia di applicazioni. Sono inoltre comuni in settori come l'agricoltura, la produzione industriale, e l'estrazione di risorse naturali.

Oleodinamica Mas: Fornitore di Fiducia

Nel campo dei motori idraulici, la qualità e l'adattabilità sono due fattori che non possono essere compromessi. È qui che Oleodinamica Mas entra in gioco come fornitore di fiducia. Con una gamma vasta e diversificata di motori idraulici, l'azienda offre soluzioni specifiche per svariati settori. Ma quello che distingue veramente Oleodinamica Mas è il suo personale esperto e qualificato. Non si limitano semplicemente a vendere un prodotto, sono impegnati a guidare il cliente attraverso il labirinto delle scelte disponibili per assicurare che la soluzione finale sia la più in linea con le sue necessità.

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