Sollevamento del cilindro idraulico: spiegazione di forza, diametro e abbinamento della macchina

Un sollevatore a cilindro idraulico sembra semplice dall'esterno. L'olio entra nel foro, la pressione aumenta contro il pistone e l'asta si estende in linea retta per sollevare un braccio, una piattaforma o un carico. Dietro questo movimento si trovano una serie di decisioni relative alla dimensione del foro, alla pressione di esercizio, al diametro dello stelo, alla corsa e al montaggio che determinano se una macchina si solleva senza intoppi per un decennio o fatica fin dal primo turno.

Zhejiang Huanfeng Machinery progetta e produce cilindri idraulici dal 2004 per gru, piattaforme di lavoro aereo, veicoli speciali e macchine per palificazioni. Le domande che pongono i nostri clienti sono di natura pratica: quanto può effettivamente sollevare un cilindro e come dimensionarlo in modo che continui a sollevarsi in modo affidabile? La risposta inizia con l'aritmetica e termina con la macchina che circonda il cilindro.

Come viene calcolata la forza di sollevamento del cilindro idraulico

La forza di sollevamento deriva dalla pressione che agisce su un'area. In un cilindro a doppio effetto che si estende sotto pressione, tale area è l'intera faccia del pistone:

F = P × A

F è la forza, P è la pressione di esercizio e A è l'area del pistone. Prendiamo un cilindro con alesaggio di 100 mm funzionante a 200 bar. La superficie del pistone è di circa 78,5 cm², quindi la forza di spinta teorica è di circa 157 kN, ovvero circa 16 tonnellate. Cambiare l'alesaggio o la pressione e la cifra cambia in proporzione.

La retrazione funziona diversamente. Lo stelo occupa parte della faccia del pistone, quindi l'area effettiva sul lato dello stelo è inferiore e la forza di trazione è inferiore alla forza di spinta. Su un foro da 100 mm con uno stelo da 70 mm, l'anello misura solo circa 40 cm², appena la metà dell'area di spinta. Le macchine che devono sollevare e trattenere sotto potenza in entrambe le direzioni sono quindi specificate attorno alla figura di retrazione, non alla figura di spinta.

La tabella seguente mostra la forza di spinta teorica per i comuni diametri a tre pressioni di esercizio.

Cosa limita la reale capacità di sollevamento

Una figura del catalogo descrive un cilindro ideale su un banco di prova. Su una macchina funzionante, diversi fattori determinano la quantità di carico che un cilindro può sollevare in modo sicuro e ripetuto:

• Pressione di esercizio rispetto alla pressione nominale. Le impostazioni della valvola di sicurezza, le condizioni della pompa e le perdite di pressione attraverso tubi e valvole determinano quale pressione raggiunge effettivamente il foro.
• Instabilità dell'asta. Una corsa lunga con uno stelo sottile può piegarsi sotto carico di compressione, quindi il rapporto tra corsa e diametro dello stelo conta tanto quanto la forza bruta.
• Carico laterale. Il disallineamento tra l'asse del cilindro e il percorso del carico piega lo stelo e usura la boccola di guida e le guarnizioni in modo non uniforme.
• Attrito di tenuta e perdite interne. Le guarnizioni usurate richiedono una pressione maggiore per spostare il carico e consentono allo stelo di spostarsi quando viene sostenuto un carico.
• Temperatura e viscosità dell'olio. L'olio freddo aumenta le perdite di pressione, mentre l'olio caldo si assottiglia e riduce l'efficienza volumetrica.
• Geometria del collegamento. La forza disponibile sulla punta del braccio dipende dall'angolo tra il cilindro e il carico, quindi un cilindro che sembra robusto sulla carta può essere marginale in un particolare collegamento.

Cilindri di sollevamento in gru e veicoli speciali

Le gru sono l'esempio più chiaro del servizio di sollevamento. Un cilindro di brandeggio solleva e abbassa il braccio, un cilindro telescopico imposta il raggio di lavoro, un cilindro stabilizzatore stabilisce una base stabile e un cilindro rotante controlla la rotazione. Le gru montate lateralmente aggiungono cilindri del braccio superiore, del braccio inferiore, di stabilizzazione e di slittamento degli stabilizzatori, mentre le gru montate su camion utilizzano cilindri orizzontali, di stabilizzazione, telescopici, stabilizzatori e rotanti insieme in un'unica sequenza di sollevamento coordinata.

I veicoli speciali seguono la stessa logica con geometria diversa. I bracci dei camion di rimorchio si affidano a cilindri telescopici e di brandeggio del braccio, cilindri del braccio pieghevole e cilindri della piattaforma, mentre i veicoli per l'ispezione del ponte utilizzano cilindri di brandeggio, livellamento, stabilizzatore, stabilizzatore posteriore, rotanti e telescopici verticali del braccio principale per posizionare una piattaforma di lavoro sotto o accanto all'impalcato del ponte. Discutiamo il lato progettuale di questo dovere in modo più dettagliato nel nostro articolo su come i cilindri idraulici delle gru alimentano le moderne operazioni di sollevamento .

Cilindro idraulico per fornitori di gru montate su camion Cilindro idraulico per gru montata su camion Gru montata su camion Funzione del cilindro di manovra idraulico: Regolazione dell'angolo del braccio: Attraverso l'estensione e la retrazione del ... Visualizza il prodotto →

Cilindri di sollevamento nelle piattaforme di lavoro aereo

Le piattaforme di lavoro aeree scambiano il carico con la portata, quindi il cilindro di sollevamento deve fornire un movimento preciso anziché il tonnellaggio massimo. I sollevatori a braccio combinano i cilindri di orzata, telescopico, orzata del braccio piccolo, livellamento del braccio piccolo, livellamento del telaio, estensione del ponte e sterzo, tutti lavorando insieme in modo che il cestello rimanga a livello mentre il braccio si apre. I veicoli per lavoro aereo utilizzano cilindri di livellamento, orzata, telescopici, stabilizzatori e orizzontali per posizionare una persona o uno strumento in quota.

Le piattaforme a forbice sono più semplici in apparenza ma impegnative nella pratica. Il cilindro di sollevamento trasporta l'intero carico della piattaforma attraverso una corsa verticale relativamente stretta, quindi lo trattiene mentre l'operatore lavora, quindi la qualità della tenuta, la finitura superficiale dello stelo e il design della valvola di tenuta sono più importanti della forza di picco. I cilindri stabilizzatore, sterzo, flottante e telescopico gestiscono il telaio e le funzioni del ponte attorno ad esso.

Fornitori di cilindri idraulici per piattaforme aeree con sollevamento a forbice Cilindro idraulico per piattaforma aerea dell'ascensore di forbici Piattaforma aerea dell'ascensore di forbici Funzione del cilindro di sollevamento idraulico: Cilindri di sollevamento (superiore e inferiore): Principalmente singolo... Visualizza il prodotto →

Cilindri di sollevamento in macchine per palificazione

Le attrezzature per palificazioni e scavi spingono i cilindri di sollevamento nelle condizioni più difficili. Gli impianti di perforazione a rotazione utilizzano cilindri di rotazione, sollevamento del braccio e cilindri telescopici per posizionare e trattenere l'albero sottoposto a vibrazioni e urti continui. Le macchine per il sollevamento di tubi dipendono da cilindri di sollevamento principali, relè e correzione che erogano una forza elevata su corse lunghe, turno dopo turno, in un ambiente pieno di liquame e polvere abrasiva. In queste applicazioni, un cilindro viene giudicato in base alla stabilità con cui mantiene la sua forza piuttosto che in base a una figura principale.

Cilindri idraulici per produttori di macchine per palificazioni Cilindri idraulici per impianti di perforazione a rotazione Il cilindro idraulico per impianti di perforazione a rotazione è appositamente progettato per grattacieli, ferrovie ad alta velocità, grandi ... Visualizza il prodotto →

Cilindri di sollevamento a semplice e doppio effetto

La scelta tra design a semplice e doppio effetto modella sia il cilindro che il sistema di controllo della macchina. Un cilindro a semplice effetto si solleva sotto pressione e ritorna per gravità o per forza esterna, il che mantiene il circuito semplice ed economico ma non consente l'abbassamento forzato. I cilindri a doppio effetto guidano il carico in entrambe le direzioni, consentono una discesa controllata e mantengono la posizione in modo più preciso, motivo per cui vengono utilizzati dalla maggior parte delle moderne attrezzature di sollevamento.

I design telescopici aggiungono un'altra opzione: più stadi si estendono per creare una corsa lunga da una lunghezza chiusa ridotta, una soluzione comune per bracci di carri attrezzi, applicazioni di ribaltamento e attrezzature in cui lo spazio di installazione è limitato ma la portata no.

Abbinamento di un cilindro di sollevamento alla macchina

Poiché ogni collegamento è diverso, dimensioniamo i cilindri di sollevamento dal carico all'indietro anziché da un numero di catalogo standard:

1. Definire la massa massima sollevata, il suo baricentro e i fattori dinamici che crea.
2. Calcolare la forza richiesta nell'angolo peggiore del collegamento, quindi aggiungere un margine di lavoro.
3. Selezionare l'alesaggio, il diametro dello stelo e la pressione di esercizio in modo che la forza richiesta venga raggiunta comodamente al di sotto dell'impostazione di scarico del sistema.
4. Controllare la corsa, la lunghezza chiusa ed entrambe le posizioni di montaggio attraverso l'intera gamma di movimento della macchina.
5. Verificare la resistenza alla deformazione dell'asta e i carichi sui cuscinetti alla massima estensione, non solo a metà corsa.
6. Adattare guarnizioni, rivestimenti e materiali all'ambiente: polvere, fango, nebbia salina, intervallo di temperatura e ciclo di lavoro.
7. Confermare le prestazioni con test di pressione, perdite e resistenza prima della consegna in serie.

Il dimensionamento di un cilindro idraulico per il sollevamento è una catena di piccole decisioni: pressione e alesaggio determinano la forza, lo stelo e la geometria di montaggio decidono se tale forza può essere utilizzata, e le guarnizioni e il trattamento superficiale determinano la durata delle prestazioni. Se sbagli il primo collegamento, la macchina non si sentirà mai a posto; se li fate tutti bene, l'ascensore diventerà la parte silenziosa e affidabile dell'attrezzatura.

Dal 2004 il nostro team costruisce cilindri di sollevamento per gru, piattaforme aeree, veicoli speciali e macchine per palificazioni, dai singoli componenti agli assemblaggi completi. Se stai lavorando su una nuova macchina o stai sostituendo un cilindro che non ha mai funzionato come previsto, puoi consultare il nostro catalogo cilindri idraulici oppure inviaci i dettagli di carico, corsa e montaggio per un consiglio sul dimensionamento.