Formule base / Basic formulas

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Formule base / Basic formulas
Schede tecniche / Technical data sheets
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Formule base / Basic formulas
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In qualunque circuito oleodinamico anche di modesta complessità, sono presenti 5 distinte funzioni,
che sono messe in evidenza dalla figura a lato:
a) POTENZA IDRAULICA: che viene generata dalla pompa ( 1 ) azionata da un motore ( M ).
b) CONTROLLO DELLA PRESSIONE: funzione svolta dalla valvola di massima pressione ( 2 ) regolabile.
c) CONTROLLO DELLA DIREZIONE, che si ottiene mediante un distributore ( 4 ) elettrico o manuale.
d) CONTROLLO DELLA PORTATA e di conseguenza della velocità del cilindro, ottenuto dalla valvola
regolatrice di flusso ( 5 ) - ( 6 ).
e) L’UTILIZZAZIONE DELLA POTENZA idraulica tramite un cilindro oleodinamico ( 7 ) e/o motore
idraulico.
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M
In generale per dimensionare un circuito oleodinamico occorre disporre di alcuni dati essenziali:
forza di spinta del cilindro - pressione di lavoro - dimensioni del cilindro (alesaggio e corsa) - tempo del
ciclo di lavoro.
E’ importante ricordare che anche conoscendo solo alcuni di questi dati, è possibile tramite alcune
formule che Vi illustreremo, dimensionare compiutamente il Vostro circuito oleodinamico.
Innanzi tutto Vi ricordiamo le unità di misura dei fattori che ci interessano:
a) la Pressione P è espressa in kg/cm 2 oppure bar oppure MPa
b) la Portata Q è espressa in l/1’ (litri al minuto)
c) la Forza di spinta F è espressa in kg (o in q.li - o in ton.)
d) la Velocità V è espressa in mt/sec. (metri al secondo)
e) il Tempo T è espresso in secondi
f) la potenza elettrica installata N è espressa in Hp o Kw
La forza di spinta P di un cilindro si ottiene moltiplicando la superficie S dell’alesaggio (in cm 2 ) per la
pressione di esercizio. E’ importante ricordare che qualora il cilindro non lavorasse in spinta, cioè con
lo stelo che fuoriesce dalla camicia, ma in tiro con lo stelo che rientra, l’area di cui si dovrà tener conto
non sarà più S, ma S2 cioè l’area del pistone detratta dell’area occupata dallo stelo S1.(S2 = S -S1).
Appare quindi chiaramente che a parità di pressione un cilindro che lavori in tiro svilupperà meno forza
dello stesso cilindro che lavora in spinta. Per conoscere la potenza da installare in un impianto per
avere una pressione di lavoro desiderata si userà la seguente formula:
HP=
QQ P Q
316
Q= portata della pompa
P= pressione
316= numero fisso
Naturalmente da questa formula si potranno ricavare o la Q o la P conoscendo di volta in volta gli altri
parametri:
QHP 316 Q
QHP 316 Q
P=
oppure
Q=
Q
P
Per concludere passiamo a determinare la portata Q di una pompa quando si è a conoscenza delle
dimensioni del cilindro e del tempo T di compimento della corsa desiderata:
Q=
QVolume cilindro in dm 3 60 Q
t (sec.)
Nella normale manutenzione di un impianto è bene ricordarsi della filtrazione, che dovrà essere sempre
controllata, onde evitare che eventuali impurità presenti nell’olio, provochino irrimediabili danni alla
pompa e alle valvole (soprattutto nel caso di valvole proporzionali).
L’olio idraulico normalmente usato negli impianti oleodinamici è un olio che ha una viscosità di 4-5°E
(gradi Engler) a 50°C e va cambiato ogni 1.500 ore di lavoro.
Altra cosa importante è controllare la temperatura, che non dovrà superare i 60-65°C, in caso
contrario si potranno riscontrare difetti di funzionamento e precoce deterioramento delle guarnizioni.
Si può ovviare a questo inconveniente con l’installazione di opportuni scambiatori di calore acqua-olio
oppure aria-olio.
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In any hydraulic circuit, even the simplest, there are 5 distinct functions, which are illustrated in the figure on
the right:
a) HYDRAULIC POWER: generated by the pump ( 1 ) operated by a motor ( M ).
b) CONTROL OF PRESSURE: this function is performed by the adjustable over-pressure safety relief valve ( 2 ).
c) CONTROL OF DIRECTION, achieved by means of an electric or manual directional control valve ( 4 ).
d) CONTROL OF FLOW and consequently of cylinder speed, achieved by the flow regulator valve ( 5 ) - ( 6 )
e) UTILISATION OF THE HYDRAULIC POWER by means of a hydraulic cylinder ( 7 ) and/or hydraulic motor.
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It’s necessary to know a few extremely important things in order to dimension an hydraulic circuit: the cylinder’s
thrust force – working pressure – cylinder dimensions (boring and stroke) – work cycle time. It’s important to
bear in mind that even if you know just a few of these things it’s possible, by means of some formulas that we
will show you, to dimension your hydraulic circuit completely.
a) pressure P is expressed in kg/cm 2 or bar or MPa
b) flow rate Q is expressed in l/1’ (litres per minute)
c) thrust force F is expressed in kg (or in q.li - or in ton.)
d) speed V is expressed in mt/sec. (metres per second)
e) time T is expressed in seconds
f) installed electric power N is expressed Hp or Kw
You find a cylinder’s thrust force P by multiplying the surface S of the bore (in cm 2 ) by the working pressure.
It’s important to bear in mind that if the cylinder is not pushing, that is, with the rod coming out of the liner, but
pulling - with the rod moving back inside it - the area you have to take into account is no longer S but S2 which
is the area of the piston minus the area occupied by the rod S1.(S2 = S - S1).
It is easy to deduce from the above that, with the same pressure, a pulling cylinder develops less force than if
it’s pushing. By using the following formula you can find what power has to be installed in a system to have the
desired working pressure:
QQ P Q
HP=
316
Q= pump delivery
P= pressure
316= fixed number
Naturally, from this formula we can find either the Q or the P knowing the other parameters each time:
P=
QHP 316 Q
Q
or
Q=
QHP 316 Q
P
To conclude, we shall determine delivery Q of a pump when we know the dimensions of the cylinder and the
time T it takes to make the required stroke:
Q=
QCylinder volume in dm 3 60 Q
t (sec.)
In routine system maintenance it’s important to remember filtering which should always be checked. This is to
avoid impurities contained in the oil from causing irreparable damage to the pump and valves (especially in the
case of proportional valves).
The viscosity of the hydraulic oil normally used in hydraulic systems is 4-5°E (Engler degrees) at 50°C and
should be changed every 1,500 hours of work.
Another important thing is to check the temperature which should not go above 60-65°C. If it does you could
find malfunctions and premature wearing of the gaskets.
This can be avoided by installing suitable water-oil or air-oil heat exchangers.
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