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Nella cesoia a ghigliottina idraulica il motore della pompa non si sceglie in base alla potenza di picco del momento più gravoso del taglio, ma in base al carico equivalente (termico) sull'intero ciclo di taglio; la potenza di picco si verifica a parte, controllando che resti al di sotto della coppia massima del motore. La potenza di picco deriva dalla portata erogata dalla pompa alla pressione massima; il carico equivalente dipende invece dal numero di tagli al minuto, dalla durata di ogni fase e dal tempo in cui il motore resta a vuoto. Questo articolo analizza passo per passo il ciclo della cesoia a ghigliottina e spiega come verificare la potenza del motore e a cosa prestare attenzione in caso di sostituzione.
Ghigliottina idraulica e meccanica: il compito del motore è diverso
Nelle cesoie a ghigliottina esistono due tipi di azionamento e la scelta del motore si differenzia di conseguenza:
- Ghigliottina meccanica (a volano): il motore fa ruotare tramite cinghia un pesante volano; al momento del taglio l'energia passa dal volano alla lama attraverso una frizione. Tra un taglio e l'altro il motore riporta il volano in velocità. In questa configurazione sono determinanti l'inerzia del volano e le condizioni di avviamento.
- Ghigliottina idraulica: il motore aziona una pompa idraulica; la pompa alimenta i cilindri, che prima premono i premilamiera sulla lamiera e poi abbassano la lama. Il carico del motore cambia nel giro di pochi secondi insieme alla pressione della pompa.
Questo articolo tratta la ghigliottina idraulica. Guide della lama, premilamiera, valvole di sicurezza e protezioni per le mani sono responsabilità del costruttore della macchina; la scelta del motore non li sostituisce né li modifica.
Cosa subisce il motore in un ciclo di taglio?
Un tipico ciclo di ghigliottina idraulica è composto da quattro fasi. In ogni fase la pressione della pompa, e quindi il carico del motore, è diversa:
| Fase | Stato idraulico | Carico del motore |
|---|---|---|
| Attesa a vuoto | La pompa scarica al serbatoio, la pressione è bassa | Basso; solo attriti e perdite di ricircolo |
| Discesa dei premilamiera e avvicinamento della lama | Portata elevata, pressione media | Medio |
| Taglio | La pressione sale rapidamente al valore massimo | Massimo; di breve durata |
| Ritorno della lama | Portata elevata al cilindro di ritorno, pressione medio-bassa | Medio |
La pressione di taglio dipende dallo spessore della lamiera, dalla resistenza del materiale, dalla lunghezza di taglio e dall'angolo della lama. Su una macchina che taglia lamiere sottili la pressione può non raggiungere mai il valore massimo. Per questo la frequenza con cui si taglia la lamiera più spessa prevista dalla tabella di capacità della macchina incide direttamente sul carico del motore.
Potenza di picco e potenza equivalente: due verifiche distinte
La potenza di picco è la potenza assorbita dalla pompa alla pressione massima e alla portata di quel momento. Il calcolo approssimativo si ottiene dividendo il prodotto di pressione e portata per il rendimento della pompa; il valore si ricava dalla tabella del costruttore della pompa o dal progetto della macchina. Il motore asincrono può superare per brevi periodi la potenza di targa, ma questo carico di picco non deve avvicinarsi alla coppia massima del motore senza un adeguato margine di sicurezza. Il rapporto di coppia massima del motore si richiede al costruttore del motore.
La potenza equivalente è il valore che determina il riscaldamento del motore. Per i carichi intermittenti il metodo più diffuso è la media quadratica: il quadrato della potenza di ogni fase si moltiplica per la durata della fase, si divide per la durata totale del ciclo e se ne estrae la radice quadrata. La potenza di targa del motore non deve essere inferiore a questo valore equivalente. Il metodo è un'approssimazione; in presenza di fasi prolungate ad alta pressione o di tagli molto frequenti si valuta insieme al costruttore del motore.
Le due verifiche si completano a vicenda. Un motore scelto solo sulla potenza di picco risulta sovradimensionato e in esercizio lavora a basso carico; un motore scelto solo sulla media, invece, al momento del taglio perde giri e rallenta, e nel caso limite si ferma.
Esempio di calcolo ipotetico: una ghigliottina idraulica di media taglia
I valori seguenti sono numeri ipotetici scelti solo per illustrare il metodo; non sono dati di una macchina reale. Supponiamo che ogni ciclo di taglio di una ghigliottina idraulica duri 6 secondi:
- Fase di taglio: 2 secondi, potenza della pompa 14 kW
- Avvicinamento e ritorno: 2 secondi in totale, 6 kW
- Attesa a vuoto: 2 secondi, 2 kW
Media quadratica: (14² × 2 + 6² × 2 + 2² × 2) / 6 ≈ 78,7; la radice quadrata è circa 8,9 kW. Poiché in questo ciclo il carico equivalente è di circa 8,9 kW, il motore candidato è quello da 11 kW, la potenza standard immediatamente superiore. Il carico di picco di 14 kW è circa 1,3 volte la potenza di targa del motore; che questo rapporto resti in sicurezza al di sotto della coppia massima del motore si verifica con i dati del motore. Se l'operatore attende a lungo tra un taglio e l'altro, il carico equivalente diminuisce ulteriormente; se la macchina taglia in serie senza sosta, la fase di attesa a vuoto si accorcia e il carico equivalente aumenta.
