Trasmissione idraulica: Pro, contro e applicazioni

I. Vantaggi e svantaggi della trasmissione idraulica

1. Vantaggi principali

Rispetto alla trasmissione meccanica, elettrica e pneumatica, la trasmissione idraulica presenta i seguenti vantaggi:

• La trasmissione idraulica è in grado di ottenere una regolazione continua della velocità durante il funzionamento, con una comoda regolazione della velocità e un intervallo di velocità relativamente ampio, che va da 100:1 a 2000:1.
• A parità di potenza, i dispositivi di trasmissione idraulica hanno dimensioni ridotte, peso contenuto, bassa inerzia e struttura compatta (ad esempio, il peso di un motore idraulico è pari solo a 10% - 20% del peso di un motore elettrico di pari potenza) e possono trasmettere forze o coppie elevate.
• La trasmissione idraulica funziona in modo relativamente fluido, risponde rapidamente, ha un impatto ridotto ed è in grado di avviare, frenare e invertire ad alta velocità. La frequenza di inversione dei dispositivi di trasmissione idraulica può raggiungere 500 volte al minuto per il movimento rotatorio e da 400 a 1000 volte per il movimento lineare alternativo.
• Il controllo e la regolazione dei dispositivi di trasmissione idraulica sono relativamente semplici, il funzionamento è comodo e richiede poca manodopera, ed è facile ottenere l'automazione e il coordinamento con il controllo elettrico, realizzando così azioni sequenziali complesse e il controllo a distanza.
• I dispositivi di trasmissione idraulica possono essere facilmente protetti dal sovraccarico. Se il sistema è sovraccarico, l'olio ritorna al serbatoio attraverso la valvola di troppopieno. Poiché l'olio è utilizzato come mezzo di lavoro, è in grado di lubrificarsi da solo e quindi ha una lunga durata.
• La trasmissione idraulica è facilmente standardizzabile, generalizzabile e serializzabile, e quindi facile da progettare, produrre e promuovere.
• La trasmissione idraulica consente di ottenere facilmente un movimento sia rotatorio che lineare e la disposizione e il layout dei componenti sono flessibili.
• Nella trasmissione idraulica, il calore generato dalla perdita di potenza può essere trasportato dall'olio che scorre, evitando così un aumento eccessivo della temperatura in alcune aree locali del sistema.

2. Principali svantaggi

• Il mezzo di lavoro è liquido, soggetto a perdite, e l'olio può essere compresso, quindi non può essere utilizzato in situazioni in cui è richiesto un rapporto di trasmissione preciso.
• La trasmissione idraulica presenta perdite meccaniche, perdite di pressione e perdite di tenuta, con conseguente minore efficienza, e non è quindi adatta alla trasmissione su lunghe distanze.
• La trasmissione idraulica è sensibile alle variazioni di temperatura e di carico dell'olio, il che la rende inadatta all'uso a basse o alte temperature, ed è anche sensibile alla contaminazione.
• La trasmissione idraulica richiede una fonte di energia separata (come una stazione di pompaggio idraulica) e l'energia idraulica non può essere trasmessa a distanza come l'energia elettrica.
• I componenti idraulici richiedono un'elevata precisione di fabbricazione e sono costosi, per cui è necessario organizzare una produzione specializzata.
• Quando si verifica un guasto in un dispositivo di trasmissione idraulica, non è facile rintracciare la causa ed eliminarla rapidamente.

Nel complesso, la trasmissione idraulica presenta molti vantaggi e i suoi svantaggi vengono gradualmente superati con lo sviluppo della tecnologia di produzione. Pertanto, la trasmissione idraulica ha ampie prospettive di sviluppo nella produzione moderna.

II. Applicazioni della trasmissione idraulica

Grazie ai numerosi vantaggi della trasmissione idraulica, essa è stata ampiamente utilizzata in vari settori dell'economia nazionale. Tuttavia, le ragioni dell'utilizzo della trasmissione idraulica variano a seconda dei settori. Ad esempio, i macchinari per l'ingegneria e le macchine a pressione la utilizzano per la sua struttura semplice e la sua grande forza di uscita, mentre l'industria aeronautica la utilizza per la sua leggerezza e le sue dimensioni ridotte.

Nelle macchine utensili, la trasmissione idraulica è utilizzata principalmente perché è in grado di ottenere un cambio di velocità continuo, è facile da automatizzare e può realizzare frequenti movimenti di inversione. Pertanto, la trasmissione idraulica è comunemente utilizzata nei seguenti dispositivi delle macchine utensili.

1. Dispositivo di trasmissione del movimento di avanzamento

Questa applicazione è molto diffusa nelle macchine utensili: la testa della mola delle rettificatrici; il montante o la torretta dei torni orizzontali, dei torni a torretta e dei torni automatici; il piano di lavoro o la fantina delle rettificatrici, delle foratrici, delle fresatrici e delle pialle; la testata e la slitta delle macchine combinate e così via, possono tutti utilizzare la trasmissione idraulica. Alcuni di questi componenti richiedono un movimento veloce, altri un movimento lento (2 mm/min) e altri ancora un movimento sia veloce che lento.

La maggior parte di questi componenti richiede un ampio intervallo di regolazione della velocità e una regolazione continua della velocità durante il funzionamento; alcuni richiedono un'alimentazione continua, altri un'alimentazione intermittente; alcuni richiedono una velocità costante in presenza di carichi variabili e alcuni richiedono buone prestazioni di inversione. Per tutti questi requisiti, la trasmissione idraulica è la più adatta.

2. Dispositivo di trasmissione del moto principale alternativo

Il piano di lavoro di una pialla a portale e lo slittone di una sagomatrice o di una scanalatrice possono utilizzare la trasmissione idraulica per ottenere il movimento alternativo ad alta velocità richiesto. Il primo può raggiungere una velocità compresa tra 60 e 90 m/min, mentre gli ultimi due possono raggiungere 30-50 m/min. In questi casi, l'uso della trasmissione idraulica è vantaggioso per ridurre l'impatto dell'inversione, il consumo energetico e il tempo di inversione.

3. Dispositivo di trasmissione del moto principale rotatorio

Il mandrino di un tornio può utilizzare la trasmissione idraulica per ottenere un cambio di velocità continuo per il movimento principale rotatorio, ma questa applicazione non è ancora comune.

4. Dispositivo di profilazione

La lavorazione di profilatura di torni, fresatrici e pialle può essere realizzata con un sistema di servoassistenza idraulica, con una precisione di 0,01-0,02 mm. Inoltre, anche il dispositivo di correzione della mola di formatura e il dispositivo di correzione della vite di piombo standard sulle rettificatrici possono utilizzare questo sistema.

5. Dispositivi ausiliari

I dispositivi di serraggio, i dispositivi di controllo della variazione di velocità, i dispositivi di eliminazione del gioco delle ghiere, i dispositivi di bilanciamento delle parti mobili verticali, i dispositivi di indicizzazione e i dispositivi di carico, scarico, trasporto e stoccaggio dei pezzi e degli utensili sulle macchine utensili possono essere implementati utilizzando la trasmissione idraulica. Questo approccio contribuisce a semplificare la struttura della macchina utensile e a migliorarne il livello di automazione.

6. Dispositivo di trasmissione a gradini

Il movimento lineare o rotatorio del piano di lavoro su Macchina CNC Gli utensili possono essere realizzati in modo rapido e preciso da un servosistema elettroidraulico basato su segnali elettrici. I sistemi ad anello aperto hanno una precisione di posizionamento inferiore (<0,01 mm) ma sono economici; i sistemi ad anello chiuso hanno una precisione di posizionamento e un costo più elevati.

7. Cuscinetto idrostatico

I cuscinetti, le guide e i meccanismi delle ghiere delle macchine utensili per impieghi gravosi, ad alta velocità e ad alta precisione possono raggiungere un'elevata stabilità operativa e precisione di movimento se viene utilizzato un sistema idraulico per il cuscinetto idrostatico.

La tabella 1 illustra le applicazioni della trasmissione idraulica in vari settori industriali.

Tabella 1 Applicazione della trasmissione idraulica in vari settori industriali