Calcolo della Forza di un Pistone Idraulico in Tonnellate
I cilindri idraulici sono componenti fondamentali in molti settori industriali, utilizzati per operazioni di sollevamento, pressatura, spinta e trazione. Comprendere come calcolare la forza che un pistone idraulico può esercitare è essenziale per selezionare il cilindro appropriato per una specifica applicazione.
Cilindri Idraulici: Tipologie e Caratteristiche
Esistono diverse tipologie di cilindri idraulici, ognuna con caratteristiche specifiche adatte a diverse applicazioni:
- Cilindri a doppio effetto: Consentono l'allungamento del pistone in entrambe le direzioni (spinta e trazione).
- Cilindri a semplice effetto: Consentono l'allungamento del pistone in una sola direzione (spinta) e sono dotati di un sistema di ritorno a molla. Questa soluzione si usa quando non c'è una forza esterna che garantisca la fase di richiamo.
Un esempio di cilindro a doppio effetto è il cilindro idraulico OMCN 367/S, progettato per impieghi industriali in cui sono previsti azionamenti ripetute di sollevamento e trazione. Questo modello consente un sollevamento fino a 48 tonnellate in uscita e di 32 tonnellate in rientro, con una pressione di esercizio massima di 700 bar ed un'alzata massima di 660 mm. Date le sue notevoli dimensioni, per facilitarne il posizionamento ed il trasporto questo è stato dotato di 2 golfari di sollevamento.
Un esempio di cilindro a semplice effetto è il cilindro idraulico OMCN 362/AM dall'ingombro ridotto per applicazioni di sollevamento, spinta, livellamento, pressatura di carichi in ambito industriali. Il modello 362/AM consente un sollevamento fino a 30 tonnellate, una pressione di esercizio massima è di 700 bar ed un'alzata massima di 105 mm.
Esiste anche il cilindro a semplice effetto caratterizzato da un cilindro collegato alla centrale idraulica da un solo tubo. In questo caso l'operatore può muovere il pistone nelle due direzioni, quindi attraverso una pompa potrà farlo andare avanti ed indietro a piacimento. Questa tipologia di pistone garantisce all'operatore il massimo controllo sul mezzo meccanico che deve governare.
Calcolo del Numero di Pompate Necessarie
Per calcolare il numero di pompate necessarie per estendere completamente un cilindro, è necessario considerare la portata della pompa e l'area del pistone.
Esempio: Un cilindro (corsa H=50 mm) viene azionato con una pompa a mano. Deve essere eseguita una corsa a vuoto L = 30 mm. Quante pompate occorrono per ottenere l’estensione completa del cilindro?
- A = 132,7 cm²
Per la corsa a vuoto vale:
S BP (mm) =[V BP (cm³).10] : A (cm²)
Con una portata ad ogni corsa della pompa:
- V BP = 32cm³
- S BP = (32.10) : 132,7 mm = 2,4 mm
Numero pompate per la corsa a vuoto: si divide la corsa a vuoto per la corsa ad ogni pompata:
PB BP = L (mm) : S BP (mm) = 30 : 2,4 = 13 pompate
Per la corsa sotto carico:
S AP (mm) =é V AP (cm³).10] : A (cm²)
Con una portata ad ogni corsa della pompa:
- V AP = 3 cm³
- S AP =(3.10) : 132,7 mm = 0,23 mm
Numero delle pompate per la corsa sotto carico: si divide la corsa residua per la corsa compiuta ad ogni pompata:
PB A = [H(mm) - L(mm)] : S AP(mm)= [50-30] : 0,2 =87 pompate
Risultato: In totale = PB BP + PB AP = 13 + 87 = 100 pompate.
Velocità di Estensione
La velocità d’estensione di un cilindro idraulico azionato con una pompa elettrica dipende dall’area del pistone nel cilindro e dalla portata dell’elettropompa. Per le pompe bistadio si deve porre per il movimento del cilindro senza carico la porta-ta a bassa pressione Q BP e per gli spostamenti sotto carico invece la portata ad alta pressione Q AP .
Formula:
v(mm/s) = [Q(l / min).166,67] : A (cm²)
Dove:
- v= velocità del cilindro in mm / s
- Q= portata della pompa in l / min
- A= area del pistone nel cilindro in cm²
Esempio: Con quale velocità si estende un cilindro azionato da pompa elettrica. Un cilindro viene azionato con una pompa elettrica.
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