| Quando si deve selezionare un motore per una data applicazione, è opportuno considerare quali necessità devono essere soddisfatte. Qui di seguito potrete trovare un esempio di come effettuare la giusta selezione. |
Regole generali per scegliere i motori ad aria
L’ampio campo operativo offerto da un motore pneumatico, permette di scegliere motori diversi per una stessa applicazione. In funzione di dove si trova il punto di lavoro sulla curva della coppia/velocità, otterremo differenti prestazioni.
Poiché è più efficiente far funzionare il motore alla velocità in corrispondenza della max. potenza, è consigliabile selezionare quello che produce la potenza massima il più vicino possibile al punto di lavoro, riducendo le possibili alternative. In questo modo avremo anche il minimo consumo di aria.
In caso fosse importante la stabilità della velocità del motore ad aria, dovreste evitare di operare a valori di velocità al di sotto del punto della potenza massima. Questo assicura una ‘riserva di potenza nel caso di aumento del carico. Nell’ipotesi che la coppia richiesta non sia ben definita, è consigliabile lavorare in prossimità della velocità a vuoto.
Bassa velocità/alta coppia aumentano il carico sugli ingranaggi.Elevate velocità influenzano la durata delle lamelle.
In caso si voglia ottenere una durata maggiore, si dovrà selezionare un motore di taglia superiore, limitato nella potenza o che funzioni ad una pressione ridotta.
Esempio 1:
Un motore non-reversibile deve funzionare a 300 giri/min. e produrre una coppia di 10 Nm. Selezionare il motore
più adatto per questa applicazione.
- 1. Nell’esempio la potenza richiesta è P=3.14x10x300/30= 314 W (0.314kW)
- 2. Selezionare un tipo di motore con la corretta potenza dal catalogo dei motori ad aria o tramite il programma di selezione. In questo caso scegliamo il LZB 33 (0.39 kW)
- 3. Confrontare le curve di prestazione per ciascuna variante del motore, e scegliere quello che ha potenza massima più vicino al punto di lavoro.
- 4. I due motori che meglio soddisfano i requisiti sono LZB 33 A005 e LZB 33 A007. La prima scelta dovrebbe essere A005 col quale potremmo lavorare con una velocità inferiore al punto di potenza massima e quindi ottenere più coppia di spunto ed una velocità stabile.
- 5. Una volta individuato il punto di lavoro, è spesso necessario effettuare una regolazione del motore per far coincidere il punto di lavoro con le curve caratteristiche di prestazione. Questo può essere fatto in due modi, modificando la portata o la pressione dell’aria.
Differenti parametri operativi
Normalmente fornendo la coppia necessaria e la corrispondente velocità, si hanno i parametri operativi sufficienti
per identificare il punto di lavoro. Può essere necessario conoscere ulteriori requisiti:
- Coppia di spunto
- Coppia di arresto
- Velocità a vuoto
- Vita utile
- Consumo di aria
- Carico sull’albero
Il motore deve produrre una coppia certa all’avvio
Molte applicazioni richiedono che un motore produca almeno una coppia di soglia all’avvio. Ad esempio quando un
motore deve muovere un carico. La coppia minima di spunto per un dato motore deve essere cercata nelle tabelle dati
all’interno del catalogo.
Esempio 2:
Un motore ad aria deve essere usato per far funzionare un carrello. Il punto di lavoro per il motore è M=20 Nm a
n=150 giri/min. Dato che le caratteristiche di spunto sono essenziali il motore deve anche avere una coppia di spunto
di 35Nm.
La potenza necessaria sarà: P=3,14x20x150/30 = 314 W (0,314kW)
La dimensione corretta del motore per questa applicazione sarà il modello LZB 42 (0,53 kW) secondo il catalogo dei
motori ad aria, programma di selezione rapida.
I grafici delle prestazioni mostrano che il LZB 42 AR004 soddisfa i requisiti per il punto di lavoro. Considerando
che però l’applicazione necessita una coppia minima di spunto pari a 35 Nm, il motore selezionato non soddisfa questa
necessità poiché può garantire una coppia minima di spunto di 26,8 Nm.
Dobbiamo quindi selezionare un motore con un rapporto di riduzione superiore, dato che serve una maggiore coppia
di spunto. Il motore LZB 42 AR0025 ha una coppia minima di spunto di 44 Nm ed è idoneo per questa applicazione.
Il motore deve raggiungere una determinata coppia
di stallo ed una definita velocità a vuoto. Due applicazioni classiche dei motori ad aria sono: le reggiatrici per
imballaggi e gli attrezzi per assemblare giunzioni filettate. In entrambe queste applicazioni la velocità a vuoto
e coppia di stallo sono caratteristiche importanti. La velocità a vuoto definisce quanto veloce sarà il processo
perché, per la maggior parte del tempo, il motore lavora con coppia minima. Nei due impieghi la velocità corrisponde
alla fase iniziale di avvolgimento nel primo caso e alla fase di avvicinamento nel serraggio dei bulloni. Mentre
la coppia di stallo, stabilisce la tensione nell’avvolgimento della reggiatrice e la coppia raggiunta nel giunto
filettato.
Esempio 3:
Presumiamo che necessitiamo di un motore per un avvitatore che deve serrare un dado a 25 Nm con una velocità di
avvicinamento di 500 giri/min. In questo caso il motore non serve che sia reversibile. La coppia di stallo non è
una valore espressamente indicato nel nostro catalogo, ma è facile da calcolare perché è 2 volte la coppia max. Inoltre
sappiamo che la velocità a vuoto è 2 volte la velocità alla max potenza. Ciò significa che dobbiamo cercare motori
con almeno 12,5 Nm di coppia di potenza massima e
con una velocità alla max potenza di 250 giri/min.
Per cui l’applicazione richiede un motore con (3,14×12.5×250)/30=327 W che corrisponde ad uno dei motori non – reversibili LZB 33. Il motore che più si avvicina alle nostre esigenze sarà LZB 33 A005 avente una coppia massima di 14 Nm (coppia di arresto 28 Nm) e velocità a vuoto pari a 550 giri/min con alimentazione di 6,3 bar. Se dobbiamo ottenere esattamente 25 Nm di coppia di stallo dobbiamo diminuire la coppia. Riducendo leggermente la pressione con un regolatore possiamo ottenere il risultato desiderato. La regolazione della pressione ridurrà nello stesso tempo la velocità, che potrà essere tarata agendo sul regolatore di flusso, il quale riducendo la portata potrà garantire i 500 giri/min.
Durata
La durata di un motore dipendente fortemente dalle condizioni di lavoro. Nel caso in cui il ciclo lavorativo è un
mix di funzionamento a vuoto, funzionamento alla max. potenza e frenatura fino all’arresto, la vita utile delle palette
lubrificate può essere stimata intorno alle 1500 ore mentre per quelle senza lubrificazione di 500 ore. Gli ingranaggi
e altre parti del motore hanno tipicamente una durata che varia dalle 3000 alle 5000 ore in queste condizioni. Per
ottenere una vita utile maggiore, si deve scegliere un motore sovradimensionato. Questo motore dovrà essere opportunamente
regolato nella
portata o nella pressione di aria per soddisfare la prestazione stessa.
Esempio 4:
Dobbiamo azionare un mescolatore di vernici alla coppia di 20 Nm e alla velocità di 150 giri/min.. Il tempo di lavoro
è di 8 ore al giorno, quindi un funzionamento altamente impegnativo. Considerato il punto di lavoro, la potenza necessaria
dovrà essere almeno 3.14x20x150/30 = 314 W. Il mod. LZB 33 A0030 è il motore che soddisfa queste condizioni. Tenendo
presente le 8 ore di funzionamento al giorno, dovremo sovradimensionare il motore, riducendo le prestazioni con la
regolazione della pressione o con la limitazione della portata. Di conseguenza dovremmo selezionare il motore nella
gamma LZB 42, dove possiamo trovare vari modelli che soddisfano il nostro punto di lavoro. LZB 42 A005 è una di queste
possibilità. Dal grafico si rileva che la velocità al punto di lavoro, è molto bassa rispetto alla velocità a vuoto,
garantendo una maggiore durata delle lamelle. Per contro la coppia del punto di lavoro è quasi coincidente con quella
alla max. potenza, il che potrebbe limitare la vita utile degli ingranaggi. Pertanto è consigliabile selezionare
un motore leggermente superiore come prestazioni: LZB 42 A0030. Con questo motore, la velocità di lavoro è circa
la metà di quella a vuoto e la coppia è circa il 50% di quella espressa alla max. potenza. Ciò significa che otterremo
un buon compromesso sia per la durata delle palette sia per quella degli ingranaggi. Per raggiungere il punto di
lavoro in questo caso si regola sia la pressione sia il flusso dell’aria.
Il consumo di aria
Se è indispensabile mantenere basso il consumo di aria,dovreste per prima cosa selezionare il motore dimensionalmente
più piccolo possibile. Se avete scelto per una taglia di motore ottenendo più opzioni, bisogna tenere in considerazione
che, più il motore lavora vicino alla sua velocità a vuoto, più elevato sarà il consumo di aria. Andando ad agire
sulla regolazione del flusso dell’aria in ingresso piuttosto che sulla pressione, si otterrà un riduzione del consumo
a scapito di una perdita in prestazione.
Il carico sull’albero
Il massimo carico ammissibile sull’albero è determinato per ciascun motore, nel Catalogo dei Motori ad aria. Nelle tabelle di dati sono riportati i codici di carico sull’albero. Questi codici puntano alle curve dove sono stabilite le combinazioni ammissibili di carico radiale e assiale sull’albero. E’ consigliabile verificare che l’applicazione non provochi carichi sull’albero superiori rispetto a quanto sia ammesso. In qualche raro caso potrebbe essere necessario selezionare un motore più potente per gestire al meglio il carico sull’albero.