Dimensionamento Cilindro per Torchio Idraulico: Calcoli e Considerazioni

Il dimensionamento di un cilindro per un torchio idraulico richiede un'analisi accurata di diversi parametri per garantire prestazioni ottimali e sicurezza. Questo articolo esplora i calcoli e le considerazioni chiave per il dimensionamento di un cilindro idraulico.

Parametri Fondamentali per il Dimensionamento

Diversi parametri devono essere presi in considerazione durante il dimensionamento di un cilindro idraulico:

Potenza in spinta: Resa in kg e quintali alla pressione massima di lavoro e alla pressione di sicurezza.
Potenza in trazione (ritorno): Resa in kg e quintali alla pressione massima di lavoro.
Rapporto fra superficie posteriore e lato stelo: Questo rapporto (avanti/indietro) influisce sulla velocità e sulla forza del cilindro nelle due direzioni.
Diametro dello stelo: Deve essere adeguato alla spinta in relazione alla lunghezza per evitare flessioni o rotture.
Velocità di avanzamento: Misurata in m/min e m/sec, dipende dalla portata del fluido e dall'area del pistone.
Tempo impiegato per la corsa totale: Determinato dalla velocità di avanzamento e dalla lunghezza della corsa.
Portata di fluido necessaria: Sia per l'andata che per il ritorno del cilindro.
Volume interno del cilindro: Calcolato sia per il lato posteriore (senza stelo) che per il lato anteriore (lato stelo).
Dimensionamento dei componenti: Diametro dei tiranti o bulloni di fissaggio (se di tipo imbullonato) e spessore minimo del cilindro e del fondello in relazione alla pressione.
Diametro delle luci di passaggio olio: Influisce sulla velocità del flusso e quindi sulla velocità del cilindro.

Calcolo della Corsa del Cilindro per Pompata

La corsa del cilindro per ogni pompata può essere calcolata utilizzando la seguente formula:

S = (V * 10) / A

Dove:

S = Corsa per pompata (mm)
V = Portata ad ogni corsa della pompa (cm³)
A = Area del pistone (cm²)

Esempio: Con una portata ad ogni corsa della pompa V = 3,5 cm³ e un'area del pistone A = 15,9 mm²:

S = (3,5 * 10) / 15,9 mm = 2,2 mm

Risultato: Ad ogni pompata il carico si sposta di 2,2 mm.

Calcolo del Numero di Pompate per l'Estensione Completa

Per calcolare il numero di pompate necessarie per estendere completamente il cilindro, si devono considerare la corsa a vuoto e la corsa sotto carico.

Esempio: Un cilindro (corsa H=50 mm) viene azionato con una pompa a mano e deve essere eseguita una corsa a vuoto L = 30 mm. Area del pistone A = 132,7 cm².

Corsa a Vuoto

La corsa per pompata durante la corsa a vuoto (S_BP) si calcola con la formula:

S_BP = (V_BP * 10) / A

Dove V_BP è la portata della pompa durante la corsa a vuoto. Se V_BP = 32 cm³:

S_BP = (32 * 10) / 132,7 mm = 2,4 mm

Il numero di pompate per la corsa a vuoto (PB_BP) è:

PB_BP = L / S_BP = 30 / 2,4 = 13 pompate

Corsa Sotto Carico

La corsa per pompata durante la corsa sotto carico (S_AP) si calcola con la formula:

S_AP = (V_AP * 10) / A

Dove V_AP è la portata della pompa durante la corsa sotto carico. Se V_AP = 3 cm³:

S_AP = (3 * 10) / 132,7 mm = 0,23 mm

Il numero di pompate per la corsa sotto carico (PB_A) è:

PB_A = (H - L) / S_AP = (50 - 30) / 0,23 = 87 pompate

Totale Pompate

Il numero totale di pompate necessarie è:

Totale = PB_BP + PB_AP = 13 + 87 = 100 pompate

Calcolo della Velocità di Estensione

La velocità di 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 considerare la portata a bassa pressione (Q_BP) per il movimento del cilindro senza carico e la portata ad alta pressione (Q_AP) per gli spostamenti sotto carico.

La formula per calcolare la velocità (v) è:

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: Calcolo della velocità di estensione di un cilindro azionato da pompa elettrica.

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