Rexroth CD vs CG Serie: cilindri idraulici cuscinetto vs non cuscinetto

Serie Rexroth CD vs CG: cilindri idraulici ammortizzati vs non ammortizzati

La "D" e la "G" nei codici dei modelli di cilindri Rexroth sembrano una differenza di una sola lettera. In termini applicativi, è in realtà una delle scelte più importanti da fare nelle specifiche di un cilindro: indipendentemente dal fatto che il cilindro includa o meno l'ammortizzazione di fine corsa. Se si sbaglia su una macchina da stampa, su una linea di stampaggio o su qualsiasi applicazione con slancio a fine corsa, si compromette la durata della macchina o la rumorosità del sistema. Se lo fai bene, un cilindro funzionerà per anni senza la fatica indotta dagli urti che fa andare in pensione presto i suoi fratelli meno adatti.

1. Cosa significano effettivamente CD e CG

Nella codifica modello Rexroth:

• CD— Cilindro, a doppio effetto,senzaammortizzazione di fine corsa
• CG— Cilindro,conammortizzazione di fine corsa (Gedämpft in tedesco)

Oltre a quella singola lettera, i due condividono la maggior parte del resto delle specifiche: gamma di alesaggio, diametro dello stelo, opzioni di montaggio, pressione nominale e pacchetto di guarnizioni. Un CDH1 e un CGH1 della stessa dimensione sono costruiti attorno allo stesso corpo e alle stesse guarnizioni: la differenza è l'hardware interno nei cappucci terminali che decelera il pistone mentre si avvicina alla fine della corsa.

Il resto del codice modello indica la serie pesante/media/leggera e la classe di pressione:

Quindi una CDH1 è una bombola da 350 bar per impieghi gravosi senza ammortizzatore. Una CGH2 è una bombola da 250 bar per impieghi gravosi con ammortizzatore. Una CDL1 è la serie leggera compatta senza ammortizzo: in genere alesaggio da 25 mm a 200 mm, diametro dello stelo da 14 mm a 125 mm, struttura a stelo singolo a doppio effetto. Una CGL1 sarebbe la stessa serie compatta con l'aggiunta di cuscino.

2. Come funziona l'ammortizzazione all'interno del cilindro

L'ammortizzazione di fine corsa è un meccanismo di decelerazione idraulica, non un paraurti meccanico. Il principio è semplice:

Quando il pistone si avvicina alla fine della corsa, un manicotto di ammortizzazione o uno spinotto sul pistone entra in un foro corrispondente nel cappuccio terminale. Ciò chiude effettivamente la porta di ritorno principale. L'olio rimanente tra il pistone e il cappuccio terminale può fuoriuscire solo attraverso una piccola valvola a farfalla regolabile (o una valvola a farfalla fissa nelle varianti ad ammortizzamento fisso).

Questa restrizione crea una contropressione. La contropressione rallenta il pistone. Negli ultimi 15–30 mm di corsa, il pistone decelera dolcemente fino a raggiungere una velocità prossima allo zero nella posizione finale, anziché sbattere contro il tappo terminale.

La maggior parte dei cilindri CG offronoammortizzazione regolabiletramite una vite sul cappuccio terminale: restrizione più stretta per carichi di massa maggiore o velocità più elevate, restrizione più leggera laddove la decelerazione altrimenti supererebbe. Utilizzo di alcune serie più piccoleammortizzazione fissaimpostato in fabbrica per carichi tipici.

3. Quando l'ammortizzazione è importante e quando no

L'ammortizzazione entra in funzione quando il cilindro si muove a fine corsa con un'energia cinetica sufficiente affinché un arresto incontrollato provochi danni o rumore. L'energia cinetica dipende da tre cose: massa del carico, velocità a fine corsa e quanta corsa deve effettuare il cuscino per dissiparla.

L'ammortizzazione è fondamentale quando:

• Il cilindro sposta un carico pesante, in genere superiore a 50 kg per cilindro, che aumenta notevolmente con la dimensione del foro
• La velocità della corsa a fine corsa supera circa 0,1 m/s
• Il carico decelera senza freni meccanici esterni o circuiti di valvole limite
• L'applicazione richiede un funzionamento silenzioso (imballaggi alimentari, attrezzature ospedaliere, ascensori per edifici residenziali)
• I cicli frequenti espongono il cilindro a ripetuti stress da impatto (presse, stampaggio, trasporto)

L'ammortizzazione non è necessaria quando:

• I carichi sono sufficientemente leggeri da rendere trascurabile la quantità di moto residua a fine corsa
• Il cilindro si muove lentamente durante tutta la corsa (meno di 0,05 m/s, ad es. bloccaggio, tenuta)
• La decelerazione esterna è integrata nel circuito idraulico (valvole di decelerazione, controllo proporzionale)
• Il cilindro viene acquistato come morsetto generico in cui la precisione della posizione finale non è fondamentale
• La sensibilità ai costi esclude il premio di ammortizzazione per le apparecchiature prodotte in serie a basso volume

Una linea guida sul campo: qualsiasi carico di lavoro superiore a 100 kg che si muove a una velocità superiore a 0,2 m/s dovrebbe essere dotato di ammortizzazione a meno che non sia già in atto una decelerazione a livello di circuito. Al di sotto di questo, la scelta è guidata dall'applicazione.

4. Implicazioni sulle prestazioni e sulla durata

L'effetto visibile di far funzionare un cilindro CD a cui appartiene un CG si manifesta nel corso di mesi e anni, non di giorni.

Senza ammortizzazione (CD), i finecorsa ad alta velocità producono:

• Urto meccanico trasmesso alla staffa di montaggio, al telaio della macchina e ai cuscinetti di supporto
• Impulsi d'urto idraulici (colpo d'ariete nella linea di ritorno)
• Cicli di sollecitazione sulla saldatura dello stelo del pistone e sui bulloni della testata
• "Clan" udibile alla fine della corsa: problemi di conformità al rumore in alcuni ambienti
• Usura accelerata della guarnizione del pistone nell'area di contatto di fine corsa

Con l'ammortizzazione (CG), lo stesso carico decelera dolcemente:

• Shock meccanici e idraulici ridotti del 70–90% su ammortizzatori correttamente regolati
• I bulloni dei tappi terminali e le saldature strutturali rimangono entro i limiti di fatica
• Durata della tenuta prolungata (la tenuta non è soggetta a battute d'arresto)
• Il rumore diminuisce sostanzialmente: in genere 5–10 dB misurati sul cilindro
• A volte è possibile aumentare il tempo del ciclo senza danni poiché viene gestita l'energia di fine corsa

Il compromesso è il costo. Un cilindro CG costa in genere il 15-25% in più rispetto al CD equivalente. Per le applicazioni in cui è effettivamente necessario, questo viene recuperato molte volte con intervalli prolungati di cambio delle guarnizioni e ridotta manutenzione strutturale.

5. Panoramica della serie della gamma Rexroth

Il CDL1 è uno dei più diffusi nella gamma perché copre una gamma utile senza il costo e il peso delle serie pesanti. La costruzione standard è a stelo singolo a doppio effetto, alesaggio da 25 mm a 200 mm, diametro stelo da 14 mm a 125 mm. Sono disponibili diverse varianti di montaggio: MT4 (perno), MF3/MF4 (flangia), MP (cerniera) e così via. La protezione opzionale dalla polvere, le guarnizioni a basso attrito e l'integrazione dei sensori Industria 4.0 sono configurabili tramite codici suffisso (C1X, B1CH e altri).

6. Come scegliere

Una sequenza pratica:

Passaggio 1: calcolare l'energia cinetica di fine corsa. E = ½ × m × v²dove m è la massa in movimento e v è la velocità di fine corsa. Al di sopra di circa 50 J per ciclo, l'ammortizzazione diventa importante. Al di sopra di 500 J, è essenzialmente obbligatorio per qualsiasi durata di servizio ragionevole.

Passaggio 2: verificare se il circuito idraulico gestisce la decelerazione esternamente.Le valvole proporzionali, le valvole di decelerazione o le rampe di velocità controllate da PLC possono gestire la fine corsa senza un ammortizzatore integrato nel cilindro. Se sono già in progettazione, un CD potrebbe essere sufficiente.

Passaggio 3: considerare la frequenza del ciclo.Un cilindro che esegue più di 100.000 corse all'anno beneficia notevolmente dell'ammortizzazione anche a un'energia moderata. Le applicazioni a basso ciclo (poche centinaia all'anno) possono tollerare arresti più drastici.

Passaggio 4: verificare i vincoli sul rumore.Gli ambienti operativi con requisiti di protezione dell'udito o in prossimità di spazi pubblici beneficiano dell'ammortizzazione indipendentemente dai livelli di energia.

Passaggio 5: conferma il margine di budget.Il premio del 15-25% per il CG rispetto al CD è piccolo rispetto al costo della sostituzione prematura delle guarnizioni o della riparazione della fatica strutturale. Non abbreviare un'applicazione ad alto consumo energetico per risparmiare sui costi iniziali.

7. Matrice di selezione rapida

Domande frequenti

D: Posso aggiungere l'ammortizzazione a un cilindro CD in un secondo momento aggiungendo parti?

No. Il foro dell'ammortizzo nel cappuccio terminale fa parte della struttura del cilindro, non è un componente aggiuntivo aftermarket. Il retrofit richiede la sostituzione del cilindro o la sua ricostruzione con nuovi tappi terminali, solitamente più costosi rispetto all'acquisto di un baricentro dall'inizio.

D: Quanto aggiunge l'ammortizzazione alla lunghezza del cilindro?

In genere molto poco. Il manicotto del cuscino si trova all'interno della geometria del cappuccio terminale esistente. Le dimensioni complessive della busta sono generalmente identiche all'equivalente CD: intercambiabili nello stesso spazio di montaggio.

D: Il mio cilindro CG continua a sbattere a fine corsa. Cosa c'è che non va?

La vite dell'ammortizzo regolabile è troppo aperta oppure è presente aria nel cilindro (spesso dopo la sostituzione della guarnizione) oppure il manicotto dell'ammortizzo è usurato. Regolare prima la vite dell'ammortizzo più piccola; se il problema persiste, spurgare il cilindro; se sbatte ancora, è necessario ispezionare la manica del cuscino.

D: L'ammortizzazione è efficace in entrambe le direzioni di marcia?

Sì, i cuscinetti opportunamente progettati su entrambe le testate decelerano il pistone su entrambe le estremità della corsa. L'ammortizzazione a estremità singola esiste per applicazioni speciali ma non è standard.

D: Un cilindro CG perde lunghezza della corsa rispetto a un CD?

La corsa utile è identica. Il manicotto dell'ammortizzo funziona negli ultimi 15–30 mm di corsa, ma è ancora disponibile l'intera corsa nominale. Anche la forza in uscita è rimasta invariata: l'ammortizzazione non riduce la capacità di forza.