www.atos.com Tabella -2/I Criteri i imensionamento per cilinri e servocilinri SWC Cyliners esigner SWC è un ottimo software per la progettazione veloce e efficace ei Cilinri e Servocilinri Atos, isponibile previo ownloa su www.atos.com in 4 lingue: Inglese, Italiano, Francese, Teesco. La selezione assistita el coice e il moulo i imensionamento el cilinro guiano l utente verso la efinizione ella migliore configurazione per ciascuna applicazione. Lo strumento 3 permette i inserire il moello el cilinro nel isegno complessivo ella macchina o ell impianto. Principali caratteristiche el SWC: isegno 2 el cilinro con imensioni i ingombro in formato XF Visualizzazione 3 el cilinro & esportazione ei files 3 nei formati IGES, SAT e STEP oulo imensionamento el cilinro per la verifica el carico i punta, elle frenature e ella vita i lavoro el cilinro ocumentazione tecnica e tabelle elle parti i ricambio Funzione carrello per offerte, orini, elenco componenti, ecc 2 SIBOLI, IAGRAI E FORULE BASE Cilinri a stelo singolo Cilinri a oppio stelo V2 P2 A2 A V V2 P2 A2 A2 P V2 P h2 h h2 h Area i spinta Area i tiro Area i spinta e tiro Velocità stelo in fase i uscita Velocità stelo in fase i rientro Velocità stelo in fase i uscita/rientro Forza applicata in fase i uscita Fp = (p A p2 A2) [N] Forza applicata in fase i rientro Fp = (p2 A2 p A) [N] Forza applicata in fase i uscita/rientro Fp = (p2-p)a2 [N] Quantità Forza Pressione Sezione Alesaggio iametro stelo Portata Velocità Accelerazione assa Unità N bar cm 2 l/min m/s m/s 2 kg Simbolo F p A h Q V a La forza iraulica Fp eve essere superiore alla soa algebrica i tutte le forze agenti sul cilinro per assicurare le prestazioni richieste: Fp = Fi + Ff + P Fi = a = Forze i inerzia Ff = Forze i attrito P = Forza peso (solo per carichi verticali) La formula sopra può essere utilizzata per il calcolo ella forza iraulica richiesta per ogni singola applicazione. 3 IENSIONAENTO La tabella sotto riporta le sezioni in spinta/tiro e le forze per tre ifferenti pressioni i lavoro. Una volta che le forze in spinta/tiro sono note, la imensione el cilinro può essere scelta meiante la tabella sotto. I valori in tabella sono stati eterminati utilizzano le formule in sezione 2. FORZA IN TIRO [kn] Alesaggio Stelo Sezione in tiro [cm 2 ] p= bar Forza in tiro p= bar [kn] p=2 bar 25 32 40 63 80 2 8 4 22 8 22 28 22 28 36 28 36 45 36 45 56 45 56 70 3,8 2,4 6,5 4,2,0 8,8 6,4 5,8 3,5 9,5 25,0 2,0 5,3 40, 34,4 25,6 62,6 53,9 40, 3,8 2,4 6,5 4,2,0 8,8 6,4 5,8 3,5 9,5 25,0 2,0 5,3 40, 34,4 25,6 62,6 53,9 40, 6,0 3,8,4 6,8 6,0 4,0,3 25,3 2,6 5, 40,0 33,6 24,4 64, 55,0 4,0,2 86,3 64, 9,4 5,9 6,3,6 25, 2,9 6 39,6 33,7 23,6 62,5 52,5 38,2,2 85,9 64, 56,6 34,8, Alesaggio Stelo Sezione in tiro [cm 2 ] Forza in tiro [kn] p= bar p= bar p=2 bar 25 40 80 200 2 320 400 56 70 90 90 70 90 90 40 40 80 80 220 220 280 98, 84,2 59, 90,3 62,6 37,4 6,0 59,4 2,5 29,,2 336,9 236,4 549,8 424, 876,5 640,9 98, 84,2 59, 90,3 62,6 37,4 6,0 59,4 2,5 29,,2 336,9 236,4 549,8 424, 876,5 640,9 56,9 34,8 94,6 44,5 260, 29,9 69,6 255, 400,9 3,6 256,4 539, 378,2 879,6 678,6.402,4.025,4 245,2 2,6 47,8 225,8 406,4 343,6 265, 398,6 626,4 547,8 400,6 842,3 59,0.374,4.060,3 2.9,3.602,2 FORZA IN SPINTA [kn] Alesaggio 25 32 40 63 80 25 40 80 200 2 320 400 Sezione in spinta [cm 2 ] 4,9 8,0 2,6 9,6 3,2,3 78,5 22,7 53,9 20, 254,5 34,2 490,9 804,2.256,6 p= bar 4,9 8,0 2,6 9,6 3,2,3 78,5 22,7 53,9 20, 254,5 34,2 490,9 804,2.256,6 Forza in spinta [kn] p= bar 7,9 2,9 20, 3,4 49,9 80,4 25,7 96,3 246,3 32,7 407,2 2,7 785,4.286,8 2.0,6 p=2 bar 2,3 20, 3,4 49, 77,9 25,7 96,3 306,8 384,8 2,7 636,2 785,4.227,2 2.0,6 3.4,6
4 SCELTA ELLA SERIE EL CILINRO SERIE CK/CH - tab. B37 - B40 secono ISO 6020-2 SERIE CH GRANI IAETRI - tab. B secono ISO 6020-3 - Pressione i lavoro 6 Pa ( bar) - max. 25 Pa (2 bar) - Alesaggi a 25 a 200 - iametri stelo a 2 a 40 - Pressione i lavoro 6 Pa ( bar) - max. 25 Pa (2 bar) - Alesaggi a 2 a 400 - iametri stelo a 40 a 220 SERIE CN - tab. B80 secono ISO 6020- SERIE CC - tab. B24 secono ISO 6022 - Pressione i lavoro 6 Pa ( bar) - max. 25 Pa (2 bar) - Alesaggi a a 200 - iametri stelo a 28 a 40 - Pressione i lavoro 25 Pa (2 bar) - max. 32 Pa (320 bar) - Alesaggi a a 320 - iametri stelo a 36 a 220 5 VERIFICA EL CARICO I PUNTA 5. Calcolo ella lunghezza ieale Attacco A, E, K, N, T, W, Y, Z Connessione estremità stelo A, E, K, N, T, W, Y, Z B, P, V G Fissa e guiata rigiamente Fissa e guiata rigiamente Tipo i montaggio Fc 0.5 0.7.0.0 Per cilinri che lavorano con carichi in spinta, prima i scegliere lo stelo, eve essere effettuata la verifica el carico i punta. Questa verifica viene effettuata consierano lo stelo, completamente esteso, come una barra con lo stesso iametro ello stelo (criterio i sicurezza). Seguire le seguenti inicazioni:. eterminare il fattore i corsa Fc a secona ell attacco e ella connessione estremità stelo, veere la tabella a lato 2. calcolare la lunghezza ieale con l equazione: lunghezza ieale = Fc x corsa B, P, V, L A, E, K, N, T, W, Y, Z C,, H, S B, P, V C,, H, S.5 2.0 2.0 4.0 4.0 Se è stato selezionato un istanziale, la lunghezza el istanziale eve essere aggiunta alla corsa 3. calcolare il carico in spinta come inicato in sezione 3 o utilizzano le formule inicate in sezione 2 4. estrapolare il punto i intersezione fra la forza in spinta e la lunghezza ieale utilizzano il iagraa i selezione stelo 5.2 5. il iametro stelo corretto viene letto sulla linea curva superiore al punto i intersezione: se il iametro ello stelo scelto risulta inferiore, eve essere selezionato un altro stelo 5.2 iagraa i selezione stelo Lunghezza ieal ieale length - - scala log scale logaritmica Forza Push in spinta[kn] force [kn] - scala - log logaritmica scale
6 PREVISIONE ELLA VITA I LAVORO EL CILINRO L estremità filettata ello stelo è la parte più critica el cilinro, la vita i lavoro el cilinro può quini essere valutata attraverso la previsione ella vita a fatica el filetto ello stelo. Le rotture a fatica hanno luogo improvvisamente e senza alcun avvertimento, unque è sempre raccomanato verificare se lo stelo è soggetto a fatica (non necessario se il cilinro lavora in spinta) e se la vita a fatica prevista per l estremità filettata può iventare un problema in funzione ei cicli i lavoro richiesti al cilinro. Gli steli che resistono a fatica per pressioni i lavoro superiori a 2 bar non sono riportati nei grafici sotto. Le curve si riferiscono a conizioni i lavoro ieali e non tengono conto i isallineamenti e carichi trasversali che potrebbero riurre i cicli i vita previsti. I grafici si intenono valii per tutte le serie i cilinri e servocilinri con materiali e imensioni stanar. Per la valutazione ella vita a fatica prevista i steli con trattamento i nichelatura e cromatura (opzione K) e steli in acciaio inossiabile (serie CNX), contattare il nostro ufficio tecnico. In caso i cilinri a oppio stelo è raccomanato l utilizzo ello stelo seconario solo per la compensazione elle aree in spinta, se questa conizione è verificata la vita a fatica ello stelo può essere eterminata tramite le curve in sezione 6.2. 6. Proceura i calcolo. Ientificare la curva sul grafico ella vita a fatica a secona ella imensione alesaggio/stelo selezionata. Le coppie alesaggio/stelo che resistono a fatica non sono riportate nei grafici. 2. Intersecare la pressione i lavoro con la curva corrisponente allo stelo in esame e eterminare i cicli i vita previsti. Se la vita a fatica calcolata risulta inferiore a 0.000 cicli è suggerita una accurata analisi a parte el nostro ufficio tecnico. 6.2 iagrai i vita fatica egli steli Pressione Working pressure i lavoro [bar] [bar] 2 240 230 220 2 200 90 80 70 40 30 20 90 80 70 60 Vita a fatica egli Bore steli sizes per from alesaggi 25 to a 25 a.000.000.000.000.000 Cicli i vita ello Cycles stelo - log - scala scale logaritmica 40/22 32/22 H 25/2 40/28 H 32/4 80/56 H /36 H &/70 H 40/8 & 80/36 63/45 H 63/28 & /45 /22 Pressione Pressure i lavoro [bar] [bar] Vita a fatica egli Bore steli size per from alesaggi 25 to 400 a 25 a 400 2 240 230 25/70 220 2 200/40 200 / & 2/80 320/220 90 80 70 40 30 20 90 80 70 60.000.000.000.000.000 Cicli i vita ello Cycles stelo - log - scala scale logaritmica 25/56 /90 /70 25/90 H 200/, 2/40 & 400/220 320/80 200/90 200/40 H / H Nota: le curve sono ientificate in base alla imensione alesaggio/stelo. Il filetto maschio minorato (opzione H) è inicato alla lettera H opo lo stelo Esempio: l inicazione 25/90 H significa alesaggio = 25, stelo = 90 con opzione H
7 LIITI INAICI NELLA APPLICAZIONE I CILINRI IRAULICI Il calcolo ella pulsazione propria wo el sistema massa-cilinro permette i efinire il tempo minimo i accelerazione/ecelerazione, la massima velocità e il minimo spazio i accelerazione/ecelerazione per non compromettere la stabilità el sistema.. Calcolare la pulsazione propria el sistema wo 40 E A + a wo = c 2 2. Calcolare il tempo minimo i accelerazione 35 tmin = wo [s] 3. Calcolare la velocità massima Stot Vmax = ttot - tmin [/s] ra s Vmax tmin Smin = 2 I valori wo, tmin, Vmax e Smin sono calcolati in moo conservativo. La formula è valia se si consiera una accelerazione costante urante tmin 4. eterminare lo spazio minimo i accelerazione/ecelerazione Ciclo Velocità Vmax tmin amax t tot tmin ove: E = moulo i elasticità per olio minerale E =.4- -7 kg/cm s 2 c = corsa = massa A = sezione pistone a = A2/A rapporto sezioni in tiro/spinta Stot = spazio totale t tot = tempo a isposizione Tempo [kg/cm s 2 ] [kg] [cm 2 ] [s] 8 VERIFICA ELLA FRENATURA IRAULICA Le frenature irauliche sono aortizzatori progettati per issipare l energia ella massa collegata allo stelo e iretta verso i fine corsa, riuceno la sua velocità prima el contatto meccanico, unque evitano urti meccanici che potrebbero riurre la vita meia el cilinro e ell intero sistema. Le frenature sono raccomanate in caso i velocità superiori a 0,05 m/s e quano non è utilizzato alcun sistema i smorzamento esterno. Le frenature i finecorsa riucono notevolmente gli urti meccanici, incrementano la vita meia el cilinro e ell intero sistema. La frenatura iraulica agisce su una lunghezza variabile, a secona ell alesaggio, isolano un volume i olio interno, ientificato come camera i frenatura. La issipazione i energia nel sistema cilinro/massa è ottenuta grazie all efflusso el volume i olio, contenuto nella camera i frenatura, attraverso sezioni i passaggio calibrate. 8. Caratteristiche i funzionamento La frenatura risulta essere tanto più efficace quanto più la pressione interna alla camera i frenatura si avvicina all anamento ieale inicato nel grafico a lato. Il grafico paragona l anamento ieale ella pressione al profilo i pressione tipico ei cilinri Atos, ottenuto ottimizzano il profilo elle sezioni i passaggio calibrate. In questo moo sono state ottenute alte prestazioni in termini i energia issipata con una grane ripetibilità, anche in caso i variazioni ella viscosità el fluio ovute alla temperatura o a tipi i fluii ifferenti. Il profilo ei freni Atos è progettato per sfruttare al meglio l intera corsa el cilinro e per compiere una frenatura morbia (veere figura a lato), in cui la massima ecelerazione è limitata e tenuta costante per tutta la sua lunghezza. Quano vengono selezionate le versioni veloci o lente regolabili, il cilinro viene fornito con una cartuccia i regolazione, rappresentata in figura a lato, per ottimizzare le prestazioni i frenatura; sono raccomanate per cilinri con alte velocità e bassi carichi ineriali. 8.2 Caratteristiche ell applicazione Le seguenti linee guia si riferiscono a cilinri CK e CH: per cilinri CN, CC, e CH grani iametri, contattare il nostro ufficio tecnico. Per permettere l utilizzo ella frenatura nelle varie applicazioni, sono state sviluppate tre versioni i frenatura: - versione lenta, con regolazione, per velocità V 0,5 Vmax - versione veloce, senza regolazione, per velocità V > 0,5 Vmax - versione veloce, con regolazione, per velocità V > 0,5 Vmax Il valore massimo permesso i velocità Vmax varia a secona ell alesaggio, veere la tabella sotto. ø Alesaggio 25 32 40 63 80 25 200 Pressione in camera i frenatura Pressione Velcoità Pmax orbia Violenta Reale Ieale Velocità urante la frenatura Cartuccia i regolazione Fine-corsa Fine-corsa Vmax [m/s] 0,8 0,8 0,6 0,6 0,5 0,5 8.3 Proceura i calcolo Verificare l energia massima che può essere assorbita alla frenatura selezionata come segue:. calcolare l energia che eve essere issipata E alla soa ella energia cinetica Ec e ella energia potenziale Ep (per applicazioni orizzontali l energia potenziale è: Ep = 0) Simboli E = Ec + Ep - Ec (energia cinetica) ovuta alla velocità i spostamento ella massa Ec =/2 V 2 [Joule] V - Ep (energia potenziale) ovuta alla gravità e legata alla inclinazione el cilinro α come mostrato a lato Per frenatura anteriore: Per frenatura posteriore: Ep= -Lf g sen α [Joule] Ep= + Lf g sen α [Joule] 0 0 2. ientificare il grafico elle frenature in sezione 8.4 a secona el tipo i stelo e el lato ella frenatura (anteriore o posteriore). I grafici i frenatura sono stati ottenuti limitano la pressione massima in camera i frenatura a 2 bar 3. intersecare la presisone i lavoro con la curva relativa alla corretta imensione alesaggio/stelo e estrarre il corrisponente valore i Emax 4. confrontare il valore i Emax ottenuto con l energia E che eve essere issipata e verificare che: E Emax 5. in caso i applicazioni critiche con alte velocità e spazi i frenatura riotti è fortemente suggerita una accurata valutazione ella frenatura, contattare il nostro ufficio tecnico E = energia a issipare Emax = energia massima issipabile = massa V = velocità ello stelo Lf = lunghezza i frenatura (veere sezione 2 elle tab. B37, B40) g = accelerazione i gravità consierare g=9,8 m/s 2 a = angolo i inclinazione α p [J] [J] [kg] [m/s] [m/s 2 ] [ ]
8.4 Grafici i frenatura.000 Frenature Front cushioning anteriori --steli stanar stanar ro 0 20 40 60 80 20 40 Working Pressione pressure i lavoro [bar] [bar].000 Frenature Front cushioning anteriori -- intermeiate steli intermei an & ifferential ifferenziali ro 0 20 40 60 80 20 40 Working Pressione pressure i lavoro [bar] [bar].000 Rear Frenature cushioning posteriori 25 0 20 40 60 80 20 40 Working Pressione pressure i lavoro [bar] [bar] Note: - le curve elle frenature anteriori sono ientificate a secona ella imensione alesaggio/stelo, le curve elle frenature posteriori sono ientificate a secona ell alesaggio - le curve son valie per olio minerale ISO 46: l utilizzo i acqua o fluii a base i acqua possono conizionare le prestazioni i frenatura a causa elle forti variazioni i viscosità rispetto all olio minerale stanar 0/4