I servocilindri idraulici trovano largo impiego in applicazioni industriali ad alte prestazioni: dalle macchine utensili ai banchi prova per componenti, passando per robot industriali, sistemi di produzione autonomi e applicazioni di laboratorio. Sono scelti in tutti quei contesti in cui è richiesta una combinazione di movimento regolare, risposta dinamica rapida e capacità di gestire forze radiali.

Un elemento chiave per il buon funzionamento di questi attuatori è l’uso di cuscinetti idrostatici con tasche montati alle estremità dello stelo. Questi componenti permettono di sostenere carichi elevati, minimizzare l’attrito e eliminare l’usura, garantendo uno spostamento controllato e fluido.

La loro progettazione e produzione, però, sono particolarmente complesse: richiedono tolleranze molto strette per mantenere sia le prestazioni che l’efficienza, riducendo al contempo le perdite di portata. In un sistema oleodinamico, infatti, le interfacce lubrificate rappresentano uno degli aspetti più critici e influenti sia sull’efficienza complessiva, sia sulla resistenza al guasto dei componenti.

Nel lavoro presentato in questo studio è stato sviluppato un modello fluidodinamico 2D dei cuscinetti idrostatici, implementato in linguaggio Modelica e risolto interamente in ambiente OpenModelica. Si tratta del primo step di una più ampia attività di ricerca, che prevede la creazione sia di un modello virtuale sia di uno strumento fisico di prova.

L’obiettivo del modello è analizzare le condizioni operative critiche dei servocilindri, supportando le fasi di progettazione e ottimizzazione. I risultati mettono in evidenza l’importanza di parametri come l’eccentricità e le tolleranze di lavorazione, sottolineando la necessità di una selezione accurata per ottenere la configurazione ottimale.

Il modello è stato testato e validato in collaborazione con Cabol Fluid Engineering, e da esso è stato sviluppato un tool di progettazione virtuale dedicato ai progettisti: uno strumento pratico per simulare diverse configurazioni e orientare le scelte progettuali in modo efficace.

Oltre al contributo tecnico alla progettazione dei cuscinetti, questo lavoro mostra anche un uso innovativo di OpenModelica: da semplice ambiente di calcolo a motore di un’applicazione industriale, in grado di fornire supporto concreto all’ingegneria del prodotto.

👉 Scarica il paper completo in PDF per approfondire metodologia, risultati e applicazioni del modello sviluppato.