Cilindri Idraulici in Parallelo: Funzionamento e Applicazioni
Il cilindro, come il motore idraulico, è un attuatore che converte energia idraulica in energia meccanica. A differenza del motore che ha un moto rotatorio e trasmette una coppia, il cilindro ha un moto rettilineo e trasmette una forza.
Tipologie di Cilindri Idraulici
Esistono diverse tipologie di cilindri idraulici, ognuna con caratteristiche specifiche:
- Cilindri a semplice effetto: L’olio in pressione entra in una sola camera e può quindi comandare movimenti solo in una direzione. Questo tipo di cilindro può effettuare solo un’azione di spinta e a seconda delle necessità, può essere dotato o meno di pistone di guida interno. Questo tipo di cilindro viene utilizzato quando l’esistenza di una forza di contrasto di direzione certa garantisce il movimento di rientro nella posizione iniziale.
- Cilindri a doppio effetto: Il cilindro a doppio effetto possiede due superfici utili contrapposte di area uguale o diversa ed è munito di due attacchi di alimentazione, che in maniera alternativa funzionano uno da alimentazione vera e propria e l’altro da scarico.
- Cilindri a doppio effetto differenziale: Il cilindro a doppio effetto differenziale possiede due superfici utili contrapposte di sezione diversa ed è munito di due attacchi di alimentazione. Il cilindro si dice differenziale perché le due sezioni utili sono diverse.
- Cilindri a due steli: Il cilindro a due steli è ottenuto collegando al pistone due steli di diametro uguale o diverso, comunque inferiore a quello del pistone. Se i diametri dei due steli sono uguali, lo sono anche le aree anulari sui due lati del pistone, per cui a parità di pressione sono uguali le forze sviluppate nei due sensi.
- Cilindri telescopici: Il cilindro telescopico si distingue dal cilindro normale perché a parità di corsa presenta una lunghezza in posizione rientrata nettamente inferiore. Grazie al rientro telescopico dei pistoni, l’ingombro è uguale alla corsa divisa per il numero di elementi più una quota morta (spessore del fondello, lunghezza della guida, elementi di fissaggio). Per una data corsa totale i cilindri telescopici possono essere costituiti a 2- 3-4-5 elementi a seconda dei limiti di ingombro prefissati. Per lo stesso motivo, per un valore prefissato di pressione e portata, il movimento di uscita di un cilindro telescopico, inizia con la massima forza e la minima velocità e si conclude con la minima forza e la massima velocità.
- Cilindri con costruzioni particolari: Grazie a questa costruzione di ottiene, per un dato diametro del pistone e per una data pressione, il raddoppio della superficie utile e quindi della forza sviluppata. Questi cilindri trovano impiego soprattutto nella costruzione delle presse. Finché non è richiesta la forza massima di pressata, la pressione agisce su una sezione ridotta, corrispondete al cosiddetto pistone veloce o pistone di avvicinamento. Nel momento in cui è richiesta la forza massima, la pressione, per intervento di una valvola di sequenza o di un finecorsa va ad agire sulla sezione totale.
Costruzione dei Cilindri Oleodinamici
L’esecuzione costruttiva di un cilindro oleodinamico dipende innanzitutto dalla particolare applicazione alla quale è destinato: in funzione dell’impiego previsto, che può spaziare dalle macchine utensili alle macchine per movimento terra, dalle centrali elettriche agli impianti siderurgici e alle acciaierie, occorre valutare quali siano le caratteristiche costruttive più idonee.
- Cilindri a tiranti: Nei cilindri a tiranti, la testata, il mantello cilindrico ed il fondello sono tenuti insieme da tiranti.
- Cilindri a profilo circolare: Nei cilindri a profilo circolare, la testata, il corpo e il fondello sono congiunti strettamente tra di loro con viti o per saldatura o mediante anelli di bloccaggio. Tutti i componenti sono dimensionati per garantire un elevato grado di sicurezza anche alla pressione massima. I pistoni dei cilindri oleodinamici sono soggetti a carico di punta.
Funzionamento in Parallelo dei Cilindri Idraulici
Quando si collegano due distributori oleodinamici in parallelo, se vengono azionati contemporaneamente, la pompa erogherà una portata che si dividerà tra i due distributori. Ad esempio, avendo una pompa oleodinamica che eroga 160 l/min, la portata si dividerà equamente tra i due distributori (80 l/min per ciascun distributore).
Tuttavia, è importante considerare che la portata si divide equamente tra i due distributori solo se i due utilizzatori sono esattamente gli stessi e messi a lavorare nelle medesime condizioni. Se così non fosse, la portata si ripartirà in maniera diversa tra i due distributori.
Supponiamo di avere due distributori in parallelo collegati a due attuatori lineari identici (chiamati per semplicità 1 e 2). Se sull'attuatore n° 1 è applicato un carico costante in compressione doppio rispetto a quello applicato sull'attuatore n° 2 (F1=2xF2), la pressione nella camera inferiore dell'attuatore n°1 è doppia rispetto a quella presente nella camera inferiore dell'attuatore n°2. Siccome la pressione a monte dei due distributori è la stessa, essendo connessi in parallelo, ma quella a valle no, il flusso attraverso i due distributori sarà diverso.
Non bisogna confondere la pressione con la portata, in quanto, in un circuito chiuso, la pressione viene esercitata sempre con uguale misura su ogni più piccola parte di superficie di contatto.
In un sistema con due cilindri e una lama, si potrebbe inserire delle viti di regolazione tra i cilindri e la lama. All'installazione e periodicamente si porta la lama a fine corsa, e si verifichi che sia perfettamente parallela al piano col quale verrà a contatto.
Un tubo da 3/4" ha un'area pari a 2.25 volte quella di un tubo da 1/2", quindi superiore a due volte.
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