Calcolare forza di spinta/trazione e velocità del cilindro idraulico.
La forza del cilindro idraulico determina se una pressa, un sollevatore, un bloccaggio o un attuatore è in grado di erogare il carico per cui è stato progettato. Questo calcolatore risolve la forza di spinta e di tiro per qualsiasi pressione di esercizio e diametro di alesaggio, tenendo conto della sezione dello stelo che riduce l'area anulare efficace nella corsa di ritiro. Utilizzarlo in fase di selezione del cilindro, dimensionamento in sostituzione o diagnosi di bassa potenza, e confrontare il risultato con le portate nominali lato stelo e lato fondo dichiarate dal costruttore.
La forza di spinta è uguale alla pressione del sistema moltiplicata per l'intera area del pistone: F = P × (π × alesaggio² / 4). La forza di tiro utilizza l'area anulare: F = P × π × (alesaggio² − stelo²) / 4, poiché lo stelo occupa parte del fluido sul lato stelo. La pressione è espressa in psi o bar, il diametro di alesaggio e stelo in pollici o millimetri; il calcolatore converte in unità SI coerenti prima dell'elaborazione. L'attrito sulle guarnizioni e sui cuscinetti riduce tipicamente del 5–10% il valore teorico, pertanto i progettisti aggiungono una riserva di sicurezza del 15–25% nella selezione del cilindro per un ciclo di lavoro. La velocità dipende dalla portata divisa per l'area: velocità di estensione v = Q / A_pistone, ritiro v = Q / A_anulare — ecco perché il ritiro è più veloce dell'estensione a parità di portata. La pressione di esercizio deve rimanere al di sotto del limite di carico di punta dello stelo, della resistenza del filetto del fondo e della finestra di pressione delle guarnizioni dinamiche indicata dal costruttore.
Un ingegnere meccanico che dimensiona una pressa compattante da 50 tonnellate sceglie un cilindro con alesaggio da 5 pollici a 2.800 psi e utilizza il calcolatore per verificare che la spinta sul fondo superi il carico di picco di 100.000 lb con una riserva del 20% prima di emettere l'ordine di acquisto.
Un tecnico di campo su un braccio di escavatore che solleva più lentamente del previsto misura una pressione di taratura effettiva di 2.100 psi invece di 2.500 psi; eseguendo il calcolo al valore inferiore riproduce la forza osservata e isola il guasto nell'impostazione della valvola di massima pressione.
Un responsabile della manutenzione che sostituisce un cilindro di bloccaggio da 3 pollici con uno da 2,5 pollici verifica che il nuovo pistone eroghi ancora la forza di bloccaggio di 12.000 lb necessaria per tenere il dispositivo alla pressione di sistema esistente di 2.500 psi.
In un cilindro a doppio effetto standard, lo stelo occupa parte dell'area sul lato di tiro. Questa superficie ridotta (area anulare) produce una forza inferiore alla stessa pressione.
Sì. I cilindri reali perdono circa il 5-10% della forza teorica per attrito delle guarnizioni. È sempre necessario progettare il sistema con una riserva di pressione per compensare questo effetto.
Velocità = Portata / Area. Per muovere un cilindro più velocemente, è necessario aumentare la portata della pompa oppure utilizzare un cilindro con un diametro di alesaggio inferiore.
Utilizzare la stessa unità del manometro. Il calcolatore accetta psi o bar e riporta la forza rispettivamente in libbre o newton; la commistione di unità è la causa più comune di un errore di fattore 14,5×.