Un cilindro idraulico che si muove più lentamente del normale non deve necessariamente essere sostituito. Il problema può derivare da un insufficiente flusso della pompa, un tubo ristretto, olio idraulico freddo, una valvola regolata in modo errato, perdite interne o resistenza meccanica eccessiva.
Il primo passo è determinare se il cilindro è lento in entrambe le direzioni, solo sotto carico, solo quando l'olio è freddo o solo vicino alla fine della corsa. Queste differenze aiutano a identificare se il difetto si trova nell'alimentazione idraulica, nel circuito di controllo, nel cilindro o nella macchina azionata.
Perché un cilindro idraulico si muove lentamente?
Un cilindro idraulico di solito si muove lentamente perché riceve un flusso di olio insufficiente o perché parte del flusso disponibile viene persa a causa di perdite o restrizioni. Le cause comuni includono bassa portata della pompa, filtri intasati, tubi sottodimensionati, alta viscosità dell'olio, restrizioni delle valvole, perdite nei sigilli interni e disallineamento meccanico.
Come viene determinata la velocità del cilindro idraulico?
La velocità del cilindro idraulico è determinata principalmente dal flusso d'olio che entra nell'area efficace del pistone:
v=Q/A
Dove:
- v = velocità del cilindro
- Q = flusso d'olio che entra nel cilindro
- A = area efficace del pistone
L'aumento della pressione non aumenta direttamente la velocità del cilindro. La pressione fornisce la forza necessaria per muovere il carico, mentre il flusso determina quanto rapidamente il cilindro si riempie e si muove. Bosch Rexroth include in modo simile la relazione tra velocità del cilindro, flusso e forza del pistone nei suoi materiali di formazione idraulica. Fondamenti idraulici Bosch Rexroth
Per un cilindro a doppio effetto con asta singola, le velocità di estensione e ritrazione sono normalmente diverse alla stessa portata. L'intera area del pistone è utilizzata durante l'estensione, mentre l'area anulare più piccola è utilizzata durante la ritrattazione. Pertanto, il cilindro di solito si ritrae più rapidamente di quanto si estenda.
Una differenza normale tra velocità di estensione e ritrattazione non dovrebbe essere fraintesa come un difetto. Il problema dovrebbe essere investigato quando la velocità è cambiata in modo significativo rispetto alle prestazioni precedenti della macchina o non soddisfa più il ciclo richiesto.
Cosa causa un movimento lento di un cilindro idraulico?
Flusso insufficiente della pompa
Una bassa portata della pompa è una delle ragioni più comuni per il movimento lento del cilindro. La pompa potrebbe essere troppo piccola per la velocità del cilindro richiesta, operare al di sotto della sua velocità di rotazione prevista o perdere portata a causa di usura interna.
Una pompa usurata può far funzionare il cilindro normalmente senza carico ma fare fatica quando aumenta la pressione del sistema. Le perdite della pompa spesso diventano più significative a pressione e temperatura operative più elevate, riducendo il flusso utilizzabile che raggiunge il cilindro.
Prima di sostituire la pompa, verifica la sua velocità di rotazione, la portata, la condizione di ingresso e il flusso misurato alla pressione operativa richiesta. Un test di flusso eseguito solo a bassa pressione potrebbe non rivelare l'usura della pompa.
Filtri, tubi o raccordi ostruiti
Un percorso di flusso ristretto riduce la quantità di olio che raggiunge o lascia il cilindro. I possibili punti di restrizione includono filtri intasati, tubi schiacciati, rivestimenti di tubo danneggiati, raccordi di dimensioni inferiori, accoppiamenti rapidi parzialmente connessi e passaggi della valvola contaminati.
Anche le restrizioni della linea di ritorno sono importanti. Un cilindro può ricevere un adeguato flusso in ingresso ma muoversi comunque lentamente perché l'olio non può lasciare liberamente la camera opposta. Un eccessivo contro-pressione di ritorno riduce la differenza di pressione disponibile per muovere il carico.
Un componente ristretto spesso genera calore localizzato perché l'energia idraulica viene persa attraverso la restrizione. Confrontare la temperatura prima e dopo il componente sospetto può aiutare a identificare una caduta di pressione anomala.
Viscosità errata dell'olio idraulico o bassa temperatura dell'olio
L'olio idraulico diventa più viscoso man mano che la temperatura diminuisce. Quando la macchina si avvia in condizioni fredde, l'olio denso fluisce con maggiore difficoltà attraverso filtri, valvole, tubi e piccoli passaggi interni. Il cilindro può muoversi lentamente fino a quando il sistema idraulico non si riscalda.
Utilizzare olio con un grado di viscosità non adatto può produrre sintomi simili anche a temperatura ambiente normale. L'olio estremamente viscoso aumenta la resistenza all'aspirazione e le perdite di flusso, mentre un olio troppo sottile può aumentare le perdite interne dopo che il sistema è diventato caldo.
La scelta dell'olio dovrebbe seguire l'intervallo di viscosità raccomandato dal produttore dell'attrezzatura o del componente idraulico. Cambiare a un olio più sottile senza controllare i requisiti della pompa, della guarnizione e della temperatura operativa può creare problemi aggiuntivi.
Aria nel sistema idraulico o cavitazione della pompa
L'aria intrappolata in un cilindro o in una linea idraulica può comprimersi prima che il cilindro inizi a muoversi. Questo può causare movimento ritardato, morbido, irregolare o scattoso invece di una velocità lenta stabile.
L'aria può entrare attraverso un livello del serbatoio basso, collegamenti di aspirazione allentati, tubi di aspirazione danneggiati, procedure di sfiato errate o lavori di manutenzione che aprono il circuito idraulico. Olio schiumoso o torbido, rumore insolito della pompa e movimento instabile sono segnali di avviso comuni.
La cavitazione della pompa può anche ridurre il flusso efficace. Si verifica comunemente quando l'ingresso della pompa è ristretto o la fornitura di olio non può riempire correttamente le camere della pompa. La cavitazione continua può danneggiare la pompa e contaminare il sistema con particelle di usura.
Problemi con la valvola di controllo o la valvola di sicurezza
Una valvola direzionale che non si apre completamente può restringere il flusso al cilindro. La contaminazione, l'usura del pistone, solenoidi deboli, pressione pilota insufficiente o regolazione meccanica errata possono impedire alla valvola di raggiungere la posizione prevista.
Le valvole di regolazione del flusso e le valvole proporzionali devono essere anch'esse controllate. Una valvola potrebbe essere stata regolata per ridurre intenzionalmente la velocità, oppure il suo segnale di controllo potrebbe limitare il flusso comandato.
Un valvola di sicurezza impostata in modo errato può causare movimenti lenti o fermi sotto carico. Se la valvola di sicurezza si apre prima che il cilindro sviluppi una forza sufficiente, il flusso della pompa ritorna al serbatoio invece di muovere il carico. Il tecnico potrebbe sentire l'olio fluire attraverso la valvola di sicurezza mentre il cilindro si muove molto lentamente o si ferma.
Perdite interne all'interno del cilindro
Una guarnizione del pistone danneggiata o usurata consente all'olio di bypassare dalla camera pressurizzata al lato opposto del pistone. La pompa potrebbe continuare a fornire olio, ma solo parte di quel flusso produce un movimento utile del cilindro.
Le perdite interne sono spesso più evidenti sotto carico o quando l'olio idraulico diventa caldo. Il cilindro può muoversi in modo accettabile quando è scarico, ma rallentare, fermarsi o deviare quando è necessaria una forza.
Poiché le perdite interne non creano necessariamente olio visibile all'esterno, il cilindro può apparire normale dall'esterno. Il test di tenuta della pressione, isolamento o bypass controllato è normalmente richiesto per confermare la perdita della guarnizione del pistone.
Disallineamento meccanico e carico laterale
I cilindri idraulici sono progettati principalmente per trasmettere forza assiale. Se il cilindro, i perni di montaggio e il meccanismo azionato non sono allineati correttamente, il caricamento laterale aumenta l'attrito tra la asta, il manicotto, il pistone, i cuscinetti e le guarnizioni.
Le cause meccaniche comuni includono aste del pistone piegate, perni di montaggio usurati, supporti deformati, cuscinetti danneggiati, perni bloccati e guida insufficiente del carico esterno. Questi problemi possono causare movimenti lenti, comportamenti stick-slip o velocità diverse in diverse posizioni nel corsa.
Enerpac identifica il caricamento laterale del cilindro, la contaminazione, il guasto delle guarnizioni e temperature estreme come fattori comuni che possono danneggiare le attrezzature idrauliche e ridurre il funzionamento affidabile. Linee guida per la manutenzione preventiva Enerpac
Decelerazione legata al cuscino o al carico
Alcuni cilindri comprendono un'imbottitura regolabile che rallenta intenzionalmente il pistone vicino alla fine della sua corsa. Se il cilindro si muove normalmente attraverso la maggior parte della corsa ma rallenta solo vicino a un'estremità, l'impostazione dell'imbottitura o il passaggio dell'imbottitura devono essere ispezionati.
La geometria del carico può cambiare durante il funzionamento. Un collegamento di sollevamento può richiedere una forza del cilindro maggiore all'inizio della corsa rispetto a quella necessaria più avanti nel ciclo. Pertanto, un movimento lento in una parte della corsa potrebbe derivare dalla geometria della macchina piuttosto che da un difetto del cilindro.
Cosa indica il modello di movimento lento?
Il tempismo e le condizioni operative del sintomo forniscono indizi diagnostici utili.
| Schema di movimento lento | Aree probabili da indagare |
|---|---|
| Lento in entrambe le direzioni | Bassa portata della pompa, filtro intasato, valvola ostruita o impostazione del flusso errata |
| Lento solo durante l'estensione | Restrizione all'estremità del cappuccio, alta contropressione sul lato della barra, carico di spinta pesante o impostazione dell'imbottitura |
| Lento solo durante la ritrazione | Restrizione all'estremità della barra, alta contropressione all'estremità del cappuccio, incollaggio meccanico o funzionamento errato della valvola |
| Lento solo sotto carico | Bassa pressione, apertura della valvola di sovrapressione, pompa usurata, perdita interna del cilindro o carico eccessivo |
| Lento solo quando è freddo | Viscosità dell'olio, restrizione del filtro, condizioni dell'ingresso della pompa o grado di olio inadatto |
| Lento dopo che l'olio diventa caldo | Usura della pompa, perdita della tenuta del pistone, perdita nella valvola o viscosità dell'olio che diventa troppo bassa |
| Lento vicino alla fine della corsa | Regolazione dell'imbottitura, interferenza meccanica o geometria del collegamento esterno |
| Lento e a scatti | Aria nel sistema, contaminazione, stick-slip, disallineamento o controllo della valvola instabile |
| Un cilindro è lento in un sistema multicilindrico | Carico non uniforme, problema del divisore di flusso, differenze nei tubi, aria intrappolata o perdita interna |
Questi schemi sono indizi diagnostici piuttosto che prove definitive. La pressione, il flusso e la condizione meccanica dovrebbero comunque essere misurati prima di sostituire i componenti.
Come diagnosticare un cilindro idraulico lento
La risoluzione dei problemi dovrebbe seguire una sequenza controllata. Cambiare diversi componenti contemporaneamente rende difficile identificare la causa effettiva e può introdurre guasti aggiuntivi.
- Conferma il sintomo. Registra i tempi di estensione e ritrattamento con la macchina scarica e sotto carico normale. Nota la temperatura dell'olio, la pressione di funzionamento e la posizione in cui il cilindro rallenta.
- Ispeziona l'olio idraulico. Controlla il livello dell'olio, l'aspetto, la classe di viscosità e la temperatura di funzionamento. Cerca schiuma, torbidità, acqua o contaminazione visibile.
- Ispeziona i componenti esterni. Esamina filtri, tubi, raccordi, connettori rapidi, posizioni delle valvole e connessioni di aspirazione. Controlla tubi schiacciati, connessioni allentate e riscaldamento localizzato.
- Misura la pressione sotto carico. Confronta la pressione di entrata del cilindro con la specifica della macchina. Determina se il sistema raggiunge la pressione richiesta o se la valvola di sicurezza si apre prematuramente.
- Misura il flusso alla pressione di esercizio. Verifica la portata della pompa e l'uscita della valvola sotto pressione realistica. Il flusso misurato senza carico può apparire normale anche quando la pompa è usurata.
- Confronta entrambe le porte del cilindro. Una pressione eccessiva sul lato di ritorno può indicare un tubo, una valvola o un raccordo ostruito. Una bassa pressione di entrata può indicare problemi di fornitura, valvola o sicurezza.
- Separare le cause idrauliche e meccaniche. Ispeziona l'allineamento di montaggio, perni, cuscinetti, guide e la struttura azionata. Conferma che il carico possa muoversi liberamente senza usare il cilindro come guida principale.
- Verifica per perdite interne. Se il flusso e la pressione esterni sono corretti ma il cilindro rimane lento sotto carico, eseguire un test di perdita o isolamento del cilindro approvato.
Prima di disconnettere qualsiasi tubo o componente, abbassare e sostenere meccanicamente il carico, fermare la sorgente di alimentazione e rilasciare la pressione idraulica accumulata. Un carico sospeso non deve mai essere sostenuto solo dalla pressione idraulica. Enerpac raccomanda inoltre un supporto solido e l'uso di un manometro durante il funzionamento dei cilindri idraulici. Linee guida sulla sicurezza dei cilindri Enerpac
Diagnosi tramite letture di pressione e flusso
Le misurazioni di pressione e flusso sono più affidabili della sostituzione delle parti basata solo sui sintomi.
| Risultato del test | Interpretazione probabile |
|---|---|
| Bassa pressione e basso flusso | Problema di alimentazione della pompa, velocità di funzionamento, aspirazione o grave perdita |
| Pressione normale ma basso flusso | Valvola ristrette, impostazione di regolazione del flusso, passaggio sottodimensionato o pompa usurata |
| Alta pressione di ingresso e alta pressione di ritorno | Restrizione della linea di ritorno o restrizione della valvola |
| La pressione raggiunge l'impostazione di scarico ma il cilindro si muove a malapena | Carico eccessivo, bloccaggio meccanico o grave perdita interna |
| Pressione e flusso normali alla valvola ma movimento lento del cilindro | Perdita nel cilindro, restrizione dei porti o resistenza meccanica |
| La velocità diminuisce man mano che aumenta la temperatura dell'olio | Perdita interna nella pompa, nella valvola o nel cilindro |
| La velocità migliora dopo che l'olio si scalda | Eccessiva viscosità dell'olio a freddo o restrizione all'avvio a freddo |
La pressione dovrebbe essere misurata su entrambi i lati dei componenti rilevanti quando pratico. Un manometro di sistema singolo può mostrare che esiste pressione ma non può identificare dove si verifica una restrizione o una perdita di pressione.
Come riparare un cilindro idraulico lento
La soluzione corretta dipende dalla causa confermata. Un cilindro lento non dovrebbe essere riparato automaticamente aumentando la pressione del sistema o regolando la valvola di scarico.
Per restrizioni nel flusso, sostituire i filtri contaminati e i tubi danneggiati, pulire i passaggi delle valvole approvati e confermare che i raccordi e i giunti rapidi forniscano un'adeguata area di flusso interno. I componenti di sostituzione devono soddisfare le specifiche richieste di pressione, flusso, temperatura e compatibilità del fluido.
Per problemi legati all'olio, correggere il livello del serbatoio e utilizzare la viscosità consigliata del fluido idraulico. L'aria deve essere rimossa secondo la procedura di sfiato della macchina, mentre le perdite di aspirazione devono essere riparate prima che il sistema venga riportato in servizio.
I problemi della valvola possono richiedere pulizia, test elettrici, verifica della pressione pilota, ricampionamento o sostituzione. Le impostazioni di scarico e controllo del flusso devono essere regolate solo ai valori approvati della macchina.
Se i test confermano una perdita interna del cilindro, ispezionare le guarnizioni del pistone, il cilindro, il pistone, l'asta e i componenti della boccola. La sostituzione delle guarnizioni da sola potrebbe non risolvere il problema se il cilindro è rigato, l'asta è piegata o le superfici interne sono al di fuori delle tolleranze consentite.
Il disallineamento meccanico richiede la correzione dei supporti del cilindro, dei perni, dei supporti o della guida del carico esterno. Installare un cilindro riparato nella stessa struttura disallineata causa solitamente il ritorno del problema.
Conclusione
Un cilindro idraulico si muove solitamente lentamente perché riceve un flusso d'olio utilizzabile insufficiente, non può sviluppare abbastanza forza sotto carico o sta subendo resistenza interna o meccanica eccessiva. Il difetto potrebbe trovarsi nella pompa, nel filtro, nel tubo, nel raccordo, nella valvola, nell'olio idraulico, nelle guarnizioni del cilindro o nella struttura della macchina.
Una diagnosi efficace inizia osservando quando si verifica il rallentamento e poi misurando pressione, flusso e temperatura in condizioni operative realistiche. Sostituire il cilindro senza controllare l'intero sistema idraulico e meccanico potrebbe lasciare irrisolto il problema originale.
AISOAR Hydraulics produce cilindri idraulici standard e su misura per macchinari agricoli, attrezzature industriali, sistemi di sollevamento, rimorchi e macchine mobili. Le dimensioni del foro, il diametro dell'asta, la corsa, i porti, gli stili di montaggio, le guarnizioni, l'ammortizzazione e il trattamento superficiale possono essere configurati in base al carico, alla velocità, alla pressione e all'ambiente operativo richiesti.
Domande frequenti
D: Può una bassa pressione idraulica far muovere lentamente un cilindro?
Sì, soprattutto sotto carico. La pressione crea la forza necessaria per superare il carico e la resistenza meccanica. Se la pressione è insufficiente, il cilindro può rallentare o fermarsi anche quando il flusso della pompa è disponibile. Tuttavia, aumentare la pressione non aumenta direttamente la velocità a vuoto; la velocità del cilindro è principalmente determinata dal flusso e dall'area efficace.
D: Perché il mio cilindro idraulico si muove normalmente senza carico ma lentamente sotto carico?
Le cause comuni includono una pompa usurata, un'impostazione della valvola di sfiato bassa, perdite interne del sigillo del pistone, carico eccessivo della macchina o bloccaggi meccanici. La pressione e il flusso dovrebbero essere misurati mentre il cilindro è in funzione sotto carico.
D: Perché il cilindro è lento solo quando l'olio è freddo?
L'olio idraulico freddo ha una viscosità più alta e crea una resistenza maggiore attraverso filtri, valvole e tubi. Verificare il grado dell'olio, la procedura di avviamento a freddo, le condizioni del filtro e la disposizione dell'entrata della pompa.
D: Un filtro idraulico intasato può rallentare un cilindro?
Sì. Un filtro di pressione o di ritorno intasato può ridurre il flusso, mentre un filtro di aspirazione ristretto può impedire alla pompa di ricevere abbastanza olio. Gli indicatori di bypass del filtro e le misurazioni della caduta di pressione dovrebbero essere controllati dove disponibili.
D: La perdita interna causa sempre una perdita esterna di olio?
No. Un sigillo del pistone usurato può consentire all'olio di passare internamente tra le due camere del cilindro senza produrre una perdita esterna visibile. Questo tipo di guasto è solitamente confermato attraverso prove di pressione controllate o prove di perdita.
D: Perché il cilindro rallenta solo alla fine della sua corsa?
Il cilindro potrebbe avere un cuscinetto regolabile progettato per decelerare il pistone prima che raggiunga il cappuccio finale. Un'impostazione del cuscinetto errata, passaggi di cuscinetto contaminati o interferenze meccaniche possono causare una decelerazione eccessiva alla fine della corsa.