Stelo Pistone Idraulico: Funzionamento e Manutenzione
I cilindri idraulici sono elementi fondamentali nei sistemi meccanici dove è richiesta una forza notevole. Questi vengono utilizzati in varie applicazioni: dalla costruzione all’ingegneria pesante. Tali dispositivi trasformano l’energia del fluido idraulico in forza meccanica.
Principi di Funzionamento
Ma come avviene esattamente questo processo? Il ciclo di lavoro di un cilindro idraulico inizia con l’immissione del fluido idraulico attraverso una valvola. Quando il fluido entra nel cilindro genera pressione che sposta il pistone lungo il cilindro stesso. Questo movimento sposta a sua volta lo stelo del pistone che è connesso all’attrezzatura o al carico da muovere.
Il pistone idraulico è tipicamente costituito da un tubo, chiuso da due terminali: il fondello e la testata. All'interno scorre uno stelo. Molto frequentemente, il pistone è congiunto allo stelo tramite un collegamento a filetto. Per prevenire lo svitamento del pistone, i costruttori di cilindri hanno adottato personali soluzioni empiriche.
Componenti Chiave e Loro Funzioni
Un cilindro idraulico a doppio effetto con singolo stelo può sorreggere un certo carico verticale. In questo caso, le due connessioni del cilindro possono essere bloccate da ritegni per impedire il flusso dell'olio attraverso le connessioni.
Le 2 connessioni alle estremità del cilindro possono essere bloccate da una valvola di blocco rexroth del tipo z2s, interposta tra il distributore 4/3 e le connessioni del cilindro. In altre parole, l'olio in uscita dal cilindro incontra prima la valvola di non ritorno (una per ciascuna delle due linee) e dopo il distributore. È stata messa proprio per mantenere le posizioni visto che un semplice distributore anche se a centri chiusi può presentare piccoli trafilamenti.
Considerazioni sulla Compressibilità dell'Olio
Non è del tutto vero che l'olio sia incomprimibile: ha una sua "costante elastica", come tutti i materiali. Senza contare che è possibile che nell'olio ci siano dei gas disciolti o delle sacche d'aria intrappolate da qualche parte.
Guarnizioni e Tenuta
Le tenute servono solo sulla flangia "top", ma fra pistone e camicia non credo servano. In questo caso la spinta è garantita dalla differenza di area della sezione fra la camera inferiore e quella superiore. Soprattutto sui cilindri a corsa lunga (ascensori) questo sistema permette di evitare di rettificare la camicia del cilindro.
Comunque, tenute ci sono. Il pistone autobloccante realizzato dalla Naldoni e Biondi S.r.l. è caratterizzato da un collare realizzato in nylon, inserito a termine del filetto che serve a collegare lo stelo col pistone, con solchi autofrenanti, che bloccano ogni possibilità di rotazione del pistone.
Calcoli di Esempio
Un cilindro (corsa H=50 mm) viene azionato con una pompa a mano . Deve essere eseguita una corsa a vuoto L = 30 mm.
Corsa a Vuoto
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.
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 d’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.
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