GUARNIZIONI PER PNEUMATICA

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1 GUARNIZIONI PER PNEUMATICA

2 ELEMENTI DI TENUTA PER PNEUMATICA Principio di funzionamento degli elementi di tenuta Gli elementi di tenuta nei sistemi pneumatici sono progettati in modo che il gas pressurizzato non passi nella zona non in pressione. I cilindri pneumatici sono ampiamente utilizzati in applicazioni meccaniche che richiedono bassi valori di forza con elevate velocità di traslazione. Gli elementi di tenuta sono uno dei componenti più importanti in questi cilindri. Gli elementi di tenuta vengono installati nella loro sede con un precarico.la figura 22 mostra l'elemento di tenuta precaricato dopo il montaggio nella sede ed il relativo spazio libero necessario, nella sede.la guarnizione è in grado di lavorare alle basse pressioni per effetto di questo precarico.la figura 23 mostra l'aria in pressione che riempie la sede, deformando la guarnizione. Gli elementi di tenuta sono realizzati con materiali in grado di deformarsi sotto pressione(figura 23) e di ritornare alle dimensioni iniziali quando la pressione viene rilasciata (Figura 22). In questo contesto, gli elementi di tenuta sono prodotti in elastomeri, termoplastici ed eleastomeri termoplastici. A causa dei ridotti ingombri e costi, gli elementi di tenuta hanno spesso più di una funzionalità.questo è il motivo per cui la maggior parte delle tenute per stelo lavorano anche come raschiatore. Per quanto riguarda le tenute per pistone, in alcuni casi le guarnizioni sono comprese in un pistone completo. Figura 22 Distribuzione della pressione in condizioni statiche Figura 23 Distribuzione della pressione con sistema in pressione Scelta degli elementi di tenuta Nella scelta di un elemento di tenuta i parametri fondamentali che devono essere presi in considerazione sono le pressione del sistema, la velocità di traslazione, la temperatura, il fluido, la rugosità superficiale e le tolleranze del sistema. Pressione La pressione nei sistemi pneumatici non deve superare i 16 bar(solo applicazioni speciali).questo è dovuto al fatto che la sorgente della pressione (compressori, etc.) è tarata tra 3 e 8 bar.l'aspettativa per un elemento di tenuta per pneumatica è quella di funzionare senza interruzioni alle basse pressioni. Velocità I sistemi pneumatici vengono sempre di più impiegati nei processi di automazione con elevate velocità.i valori di velocità (0.5 m/sec e maggiori) sono generalmente più alti di quelli delle applicazioni idrauliche e vengono denominate in pneumatica, velocità medie.gli effetti negativi delle forze d'attrito derivanti dalle alte velocità, devono essere presi in considerazione nella scelta dei materiali e dei profili al fine di avere l'ottimale tenuta nel sistema. Temperatura La temperatura di funzionamento e l'aumento localizzato dovuto alle forze d'attrito dovrebbero essere tenute in considerazione nella scelta degli elementi di tenuta nei sistemi pneumatici.per applicazioni ad alta temperature, gli elementi di tenuta possono essere realizzati in FKM o PTFE. Aria In generale, l'aria compressa contiene polvere, sporcizia e condensa se non viene trattata preliminarmente.in presenza di questi fattori la durata delle guarnizioni si riduce. Questo è il motivo per cui dovrebbero essere utilizzati dei filtri al fine di purificare l'aria dall'olio del compressore e pulire l'aria. E' inoltre necessaria la massima pulizia prima dell'ingrassaggio e la messa in funzione;il sistema deve essere completamente privo di residui di lavorazione, vecchi lubrificanti e qualsiasi altra contaminazione.l'aria compressa di linea dovrebbe essere secca o lubrificata con speciali addittivi. Per gli elementi di tenuta che lavorano in sistemi non lubrificati dovrebbero essere impiegati speciali grassi lubrificanti al fine di ridurre le forze d'attrito. 208

3 Rugosità superficiale Il valore di rugosità massimo, Rmax, è il fattore più importante che influenza la durata degli elementi di tenuta in pneumatica. Il valore di rugosità superficiale dovrebbe essere secondo quanto indicato nel catalogo per ogni prodotto. Il valore Rz indicato nel nostro catalogo è la media dei 5 consecutivi valori massimi di rugosità rispetto ad una lunghezza specifica di superficie, Rmax è il massimo di questi valori ed Rp è l'altezza della rugosità superficiale (Figura ). Rz 1 Rz 2 Rz 3 Rz 4 Rz 5 Rp R max L L L L L L t Figura 24 Valore Rz di rugosità superficiale e calcolo delle Rmax Raccomandiamo che il valore Rmax non sia maggiore di quello indicato a catalogo e che il rapporto Rp/Rz sia meno di 0.5.Il rapporto Rmr relativo all'area di contatto superficiale è anche un fattore importante nella rugosità superficiale. Rz= Rz 1 +Rz 2 +Rz 3 +Rz 4 +Rz 5 5 Tolleranze di sistema e progettazione cilindri Le tolleranze di sistema sono fattori importanti per la vita degli elementi di tenuta.dimensioni e tolleranze inappropriate e cilindri disassati usurano gli elementi di tenuta in un breve periodo di tempo e il sistema non fornisce le prestazioni necessarie. Tutte le dimensioni e le tolleranze sono indicate nelle pagine prodotto nel nostro catalogo. La tabella 3 mostra le tolleranze generali utilizzate nei sistemi pneumatici. I cilindri pneumatici sono realizzati in acciaio, metalli teneri come l'alluminio e tecnopolimeri speciali.le superfici di scorrimento devono essere levigate e rettificate al fine di ottenere i valori richiesti di rugosità superficiale.gli steli sono prodotti in acciaio cromato (55 HRC) e dovrebbero essere rettificati e lucidati. Altri componenti dei cilindri sono prodotti in acciaio, alluminio e tecnopolimeri speciali. 209

4 TOLLERANZE NEI CILINDRI PNEUMATICI DIMENSIONI NOMINALI(mm) TOLLERANZE FORO (µm) TOLLERANZE STELO (µm) > <= H8 H9 H10 H11 H12 e9 f7 f8 f9 h8 h9 h10 h Tabella 3 Tolleranze nei cilindri pneumatici Estratto da ISO

5 FORZE D'ATTRITO La forza di attrito ha un ruolo importante non solo per la durata dell'elemento di tenuta ma anche per il funzionamento corretto alle basse pressioni nei cilindri pneumatici. La Figura 25 mostra il rapporto delle forze di attrito rispetto alla velocità di scorrimento. Gli elementi di tenuta più idonei lasciano un ideale film di olio nell'area di contatto;valori ottimali di rugosità superficiale abbassano la curva e riducono le forze d'attrito (Figura 26). ATTRITO STATICO FORZA D'ATTRITO ATTRITO MISTO ATTRITO FLUIDO PNEUMATICA IDRAULICA VELOCITA' Figura 25 Forza d'attrito rispetto velocità scorrimento L'attrito e l'usura tra due corpi scorrevoli l'uno sull'altro possono essere ridotti al minimo se le due superfici di attrito sono completamente separate da uno strato lubrificato. I labbri di tenuta di un elemento di tenuta per pneumatica sono molto più sottili e più lunghi rispetto a quelli di un elemento di tenuta per idraulica in modo da avere uno spessore ottimale del film di olio e le forze di attrito più basse. Figura 26 Forze sul labbro di tenuta nelle guarnizioni Questa speciale geometria aiuta ad avere una forza ideale in condizioni di lavoro a secco ed in generali nelle fasi di montaggio.le forze d'attrito sono minimizzate e la durata dell'elemento di tenuta è aumentata. Installazione Prima dell'installazione, consigliamo vivamente di consultare la sezione; Informazioni generali per l'installazione nel Catalogo Tecnico. Il sistema completo deve essere pulito da residui di lavorazione, sporcizia e altre particelle.gli elementi di tenuta non devono essere stirati su bordi taglienti e devono essere oliati con olio di sistema prima dell'installazione. I cilindri e gli steli devono essere smussati per evitare di danneggiare l'elemento di tenuta durante l'installazione. Tutti i bordi attorno alla guarnizione devono essere sbavati ed arrotondati. Gli elementi di tenuta, lo stelo ed il cilindro devono essere oliati prima dell'installazione.nella tabella sottostante sono riportati i valori di smusso richiesti (Figura 27). ARROTONDATI E SENZA BAVE ARROTONDATI E SENZA BAVE SMUSSO (n) (mm) DIAMETRO ØD-Ød (mm) < Figura 27 Valori di smusso 211

6 Per installare le tenute in sedi chiuse, raccomandiamo l'impiego di speciali attrezzi di montaggio.questi utensili possono ridurre i tempi per il montaggio e prevengono possibili danneggiamenti alle tenute. Alcuni attrezzi di montaggio per stelo e pistone sono illustrati di seguito. Figura 28 Attrezzo di montaggio per tenuta flangia Dopo l'installazione della tenuta per stelo, al fine di evitare il danneggiamento dell'elemento di tenuta durante l'inserimento dello stelo attraverso la flangia, si consiglia di utilizzare lo speciale attrezzo illustrato in Figura 29. Figura 29 Attrezzo per l'inserimento dello stelo Dopo l'installazione della tenuta per pistone, al fine di evitare il danneggiamento della tenuta durante l'inserimento del pistone nel cilindro, si consiglia di utilizzare lo speciale attrezzo illustrato in Figura 30. Figura 30 Esempio di attrezzo di montaggio per pistone 212

7 CONFIGURAZIONI DI TENUTA K51 K25 K56 K53 K58 K52 K62 213