Quali dati del cilindro servono
Quando il cilindro è già installato e manca la pompa o la centralina idraulica, la selezione deve partire dalla forza e dalla velocità richieste dalla macchina. Il calcolo seguente determina la portata per estendere un cilindro a doppio effetto e la cilindrata di una pompa azionata a un regime noto. Utilizza il volume del lato senza stelo; per il rientro occorre considerare anche il diametro dello stelo.
1. Calcolare il volume lato pistone
D indica il diametro interno del cilindro o diametro del pistone, in millimetri, e C la corsa utile, anch’essa in millimetri. La corsa è la differenza fra le posizioni completamente estesa e retratta, non la lunghezza esterna totale del cilindro. Il volume da riempire durante l’estensione è:
V [l] = 0,7854 × D² [mm²] × C [mm] / 1.000.000
2. Determinare la portata dal tempo di corsa
Scegliere il tempo t, in secondi, entro il quale completare tutta la corsa. La portata Q si esprime in litri al minuto. Il tempo scelto deve essere compatibile con la velocità massima ammessa dal cilindro e con il ciclo della macchina. Aumentare la portata per ridurre il tempo impone anche di verificare i limiti di valvole, tubazioni e attuatori.
Q [l/min] = 60 × V [l] / t [s]
3. Convertire la portata in cilindrata della pompa
La cilindrata Vg è il volume geometrico spostato a ogni giro dell’albero, espresso in cm³/giro. Occorrono il regime di azionamento n, in giri/min, e il rendimento volumetrico ηv. Nella prima formula, ηv è una frazione: 90 % va inserito come 0,90. Se il rendimento è espresso come numero percentuale, ad esempio 90, utilizzare la seconda espressione.
Vg [cm³/giro] = 1.000 × Q [l/min] / (n [giri/min] × ηv)
Vg [cm³/giro] = 100.000 × Q [l/min] / (n [giri/min] × ηv [%])
Esempio: diametro di 80 mm e corsa di 600 mm
Con D = 80 mm e C = 600 mm, il volume è circa 3,016 litri. Per completare l’estensione in 10 secondi servono circa 18,10 l/min. Con la pompa a 1.500 giri/min e un rendimento volumetrico ipotizzato di 0,90, la cilindrata calcolata è circa 13,4 cm³/giro. Arrotondando inizialmente il volume a 3,0 litri, come in un calcolo preliminare, si ottengono 18 l/min e 13,3 cm³/giro. La selezione definitiva va verificata con le curve e le cilindrate disponibili del costruttore.
Quale rendimento volumetrico utilizzare
Il rendimento volumetrico varia con pressione, viscosità, temperatura, stato della pompa e tecnologia impiegata. L’intervallo 80–95 % e il valore del 90 % dell’esempio sono riferimenti di calcolo, non prestazioni garantite per qualsiasi pompa. Per il dimensionamento utilizzare il dato relativo al punto di funzionamento reale.
Verificare rientro e portata di ritorno
In un cilindro a doppio effetto, l’area utile lato stelo è inferiore a quella lato pistone. Con la stessa portata di alimentazione, il rientro è quindi più rapido. Durante il rientro, la portata in uscita dal lato pistone può inoltre superare quella della pompa. Dimensionare linea di ritorno, distributore e altri passaggi d’olio per questa portata; altrimenti aumentano perdite di carico e riscaldamento.
La portata non completa la selezione
Dopo il calcolo della cilindrata, verificare pressione necessaria al carico, potenza dell’azionamento, tempi di lavoro e pausa e velocità della macchina. Scegliere anche la tecnologia della pompa—ingranaggi, palette o pistoni—il funzionamento a cilindrata fissa o variabile e i collegamenti meccanici e idraulici. Flangia, albero e senso di rotazione devono essere compatibili con il montaggio. Per approfondire, consultare pressione e portata di una pompa e potenza idraulica.
