L'oleodinamica è una tecnologia di movimentazione basata sull'uso di fluidi, in particolare olio, per trasmettere forza e movimento. Un sistema oleodinamico è composto principalmente da una pompa, tubi, valvole e un cilindro o pistone. Il cuore di tale sistema è la pompa, che trasforma l'energia meccanica in energia fluida, agendo come generatore di pressione per spingere il fluido attraverso il sistema.
Principi Fondamentali dell'Oleodinamica
Il fluido utilizzato nell'oleodinamica possiede caratteristiche specifiche che lo rendono ideale per queste applicazioni. In primo luogo, l'olio è incompressibile, garantendo che la pressione generata dalla pompa venga trasmessa senza perdite di energia. Il cilindro o pistone è il componente che converte la pressione del fluido in movimento meccanico.
Struttura e Funzionamento del Pistone Idraulico
Il pistone idraulico è un componente chiave di un sistema oleodinamico. È tipicamente costituito da un tubo chiuso da due terminali: il fondello e la testata, all'interno del quale scorre uno stelo. Frequentemente, il pistone è congiunto allo stelo tramite un collegamento a filetto.
Per prevenire lo svitamento del pistone, i costruttori di cilindri hanno adottato diverse soluzioni. Ad esempio, il pistone autobloccante realizzato dalla Naldoni e Biondi S.r.l. è caratterizzato da un collare in nylon inserito a termine del filetto che collega lo stelo al pistone, con solchi autofrenanti che bloccano ogni possibilità di rotazione del pistone.
Il funzionamento del pistone idraulico si basa sulla pressione esercitata da un fluido. Spesso, più il cilindro è grande, più lento sarà il movimento, poiché la quantità di liquido necessaria per permettere al pistone di scorrere sarà maggiore.
Tipologie di Cilindri Oleodinamici a Doppio Effetto
Esistono diverse costruzioni particolari di cilindri. Grazie a questa costruzione si 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.
Vantaggi dell'Oleodinamica
L'oleodinamica offre diversi vantaggi rispetto ad altre tecnologie di movimentazione. I sistemi oleodinamici possono generare una grande quantità di forza, grazie alla pressione generata dal fluido. Sono molto precisi e possono essere facilmente controllati grazie alle valvole e ai dispositivi di regolazione della pressione.
Vantaggi dei Cilindri a Doppio Effetto
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.
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.
Applicazioni del Pistone Idraulico
Il pistone idraulico trova impiego in svariati settori, dal cambio di pneumatici ai lavori di riparazione. L'adozione di un impianto simile rende più autonomi gli individui con problemi di deambulazione. I pistoni, situati all'interno dei cilindri, sono azionati dall'olio minerale in pressione e regolati da una valvola, permettendo di personalizzare la portata.
I cilindri oleodinamici a doppio effetto trovano vasta applicazione in diversi settori:
- Settore mobile e agricolo: Molti modelli sono particolarmente richiesti in questo settore, come il cilindro oleodinamico doppio effetto serie HM0-M250 con fondello saldato e senza ancoraggi, noto per affidabilità e versatilità.
- Applicazioni industriali: Il cilindro oleodinamico doppio effetto serie HMF-M250 con fondello saldato internamente, flangia anteriore e stelo filettato è ideale per queste applicazioni.
Esempi specifici di cilindri a doppio effetto includono:
- Cilindro oleodinamico doppio effetto serie HM0LM-C200 con fondello saldato e senza ancoraggi (affidabilità, leggerezza e ridotto interasse totale).
- Cilindri oleodinamici doppio effetto serie HFR/HFR2S-M250 con fondello saldato + foro di fissaggio e boccola anteriore.
- Cilindro oleodinamico doppio effetto serie HM1-M250 con fondello saldato + snodo sferico tipo agricolo posteriore e anteriore.
- Cilindro oleodinamico doppio effetto serie HM2-M250 con fondello saldato + boccola posteriore e anteriore.
- Cilindro oleodinamico doppio effetto serie HM5-M250 con fondello saldato + occhio fisso posteriore e forcella anteriore.
- Cilindro oleodinamico doppio effetto serie HMB-M250 con fondello saldato + terminale lubrificabile posteriore e anteriore.
- Cilindro oleodinamico doppio effetto serie HMC-M250 con fondello saldato + snodo sferico radiale posteriore e anteriore.
Sistemi di Bloccaggio Idraulici a Doppio Effetto
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.
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.
Nello specifico, cilindri Roemheld sono progettati molle di ritorno più reattive e affidabili rispetto a quelle di qualsiasi altro produttore, quindi la necessità di dispositivi a doppio effetto non è sempre scontata.
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.
Il Torchio Idraulico e il Principio di Pascal
Il torchio idraulico è un dispositivo basato sul principio di Pascal che si comporta come un amplificatore di forza. Esso è costituito da due piatti o superfici posti come stantuffo sopra un cilindro. Pertanto ogni cilindro possiede una superficie di appoggio diversa.
Per la legge di Pascal la pressione che si esercita su un punto di un liquido si trasmette pari in ogni altro punto. Se applichiamo una forza alla superficie S1 la pressione si trasmetterà anche alla superficie S2 che pertanto subirà una forza F2.
Motori Idraulici
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.
Pompe a Pistone
La pompa a pistone fa parte delle nostre tecnologie di alimentazione più potenti. Consente di lavorare anche materiali densi e ad alta viscosità. La pompa a pistone è preposta all'alimentazione del materiale dal contenitore alla pistola a spruzzo. A questo proposito viene generata una pressione con la quale il materiale viene erogato ad alta pressione attraverso l’ugello, quindi scomposto, nebulizzato e applicato a spruzzo sulla superficie.
Il principio dell'alimentazione è basato sullo spostamento poiché il pistone spinge il materiale nel tubo dopo che è stato aspirato, ragion per cui la pompa a movimento alternativo può essere ritenuta una pompa volumetrica. La pompa a pistone è composta da un cilindro dove è alloggiato il pistone stesso. Essa presenta inoltre un ingresso, tramite il quale viene aspirato il materiale nella pompa a movimento alternativo, e un'uscita attraverso la quale il materiale viene spinto nel tubo. L'ingresso e l'uscita sono dotati di valvole atte ad assicurare il movimento del materiale in una sola direzione.
Vantaggi della Pompa a Pistone
- Elevata aspirazione
- Ottima portata, in particolare per materiali ad alta viscosità
- Robustezza e resistenza
- Risparmio delle parti soggette a usura
Campi di Applicazione della Pompa a Pistone
La pompa a pistone presenta un ampio campo di applicazione. Dai materiali liquidi, quali le velature, fino a quelli ad alta viscosità e ad alto riempimento per esterni è praticamente tutto possibile.
Possono essere applicati:
- Smalti e velature
- Colori a dispersione
- Vernici a base di latex
- Prodotti ignifughi
- Materiali per rivestimenti spessi
- Vernici a base di polveri di zinco
- Ferro micaceo
- Stucchi a spruzzo Airless
- Trattamenti anticorrosione
- Isolamenti per edifici
- Materiali bituminosi e di rivestimento simili
- Adesivi per tessuti
- Sigillanti
- Intonaci (se non riempiti) ed altri
Manutenzione dei Pistoni Idraulici
Per assicurare il corretto funzionamento del sistema di elevazione, è fondamentale eseguire un’attenta manutenzione dei pistoni idraulici. Nella fase di manutenzione dei pistoni idraulici viene controllato lo stato di usura. Bisognerà prevedere un piano di riciclaggio per l’olio utilizzato. Un uso eccessivo dell’impianto potrebbe portare a un surriscaldamento precoce del liquido.
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