Cilindri idraulici per harvester, forwarder e gru forestali: Ponsse, John Deere, Komatsu e altri visti da un costruttore di cilindri

Le richieste di cilindri per macchine forestali arrivano a Hydroforce sempre più spesso. I clienti chiedono cilindri per gru e per testata, e anche cilindri di sterzo e di lama sul telaio. Costruiamo ciascuno di essi nella nostra officina, sul disegno del cliente o partendo dalle quote rilevate sul cilindro vecchio. Di seguito passiamo in rassegna le classi di macchina più comuni e i loro cilindri, e mostriamo che cosa prevediamo in fase di progetto prima di iniziare la lavorazione.

Che cosa monta ogni classe di macchina

I costruttori di macchine forestali raramente pubblicano le dimensioni dei cilindri, e i loro cataloghi ricambi si aprono tramite i concessionari, con il numero di matricola. L’architettura della macchina è invece pubblica, e mostra quali cilindri monta.

Campi dimensionali per tipo di cilindro

Le dimensioni seguono la serie ISO 3320. I cilindri fuori serie li costruiamo sul disegno del cliente o partendo dalle quote rilevate sul cilindro vecchio. La tabella mostra il campo di cilindri idraulici che possiamo realizzare, non le dimensioni dei cilindri di una macchina specifica.

Secondo i dati pubblicati, le gru forestali lavorano a 185-270 bar, e le testate harvester sono date fino a 350 bar.

Cilindri per gru

Il cilindro di sollevamento sta sotto il braccio principale, dal lato in cui la testata maneggia il fusto, e lì può essere colpito da un tronco o dalla testata stessa. Sulla Epsilon M120Z il cilindro di estensione e i tubi flessibili corrono all’interno del braccio. Su una gru aperta la canna subisce urti e lo stelo si graffia, e ne teniamo conto in fase di progetto.

Quando il braccio ruota, carica il cilindro anche lateralmente e consuma la guida stelo da un solo lato. Sulle corse lunghe allunghiamo la guida e aggiungiamo un tubo limitatore di corsa, in modo che pistone e guida restino abbastanza distanti a cilindro completamente esteso. I cilindri di estensione sono i più snelli della gru. Con un alesaggio di 50 mm e una corsa di 2500 mm, la rettilineità dello stelo limita il carico che un cilindro simile può sopportare.

Cilindri per testata harvester

Una testata chiude i coltelli attorno al fusto e preme i rulli di avanzamento contro la corteccia molte volte per ogni albero. I cilindri azionano i coltelli mobili e i bracci di avanzamento. Una testata grande assorbe 320-360 l/min. I coltelli di sramatura sopportano carichi elevati, perciò i loro perni lavorano in boccole con ingrassatori.

A ogni chiusura dei coltelli un picco di pressione colpisce il cilindro. Montiamo una tenuta tampone a monte della tenuta dello stelo e un cuscinetto oscillante nell’occhiello dello stelo, così il cilindro non si flette quando il telaio della testata si deforma sotto carico.

Cilindri del telaio

I cilindri di sterzo articolano il telaio, e i cilindri di lama alzano e abbassano la lama. Su alcuni harvester cilindri a comando proporzionale fanno oscillare il telaio all’articolazione. Molti forwarder hanno anche cilindri per l’ammortizzazione e il livellamento della cabina.

Questi cilindri stanno in basso, dove volano fango e sassi. Il carico su un cilindro di sterzo si inverte a ogni curva. I cilindri di livellamento e di oscillazione passano gran parte del tempo a fare brevi corse attorno a una sola posizione, quindi lo stelo si consuma su una fascia stretta.

Sei soluzioni che integriamo nei cilindri forestali

Le soluzioni qui sotto sono diventate standard, sia nella nostra officina sia nel settore. Una versione speciale per una macchina specifica la costruiamo su richiesta del cliente.

1. Raschiatori e soffietti dello stelo

Corteccia, resina, segatura e ghiaccio arrivano tutti al raschiatore, e un’idropulitrice spinge la ghiaia fine nel suo labbro. Un normale raschiatore a scatto lascia un piccolo gioco nella sede, dove il fango si accumula e gela. Per questo preferiamo un raschiatore con il labbro esterno che copre la sede, oppure con armatura metallica pressato nella testata guida stelo.

Non tutti i raschiatori sanno rompere il ghiaccio. Molti raschiatori in poliuretano lavorano sotto 0 °C, ma non sono progettati per staccare il ghiaccio dallo stelo. Se la macchina passa la notte all’aperto in inverno, dotiamo i suoi cilindri di un raschiatore progettato per tagliare il ghiaccio. Prima della verniciatura mascheriamo lo stelo, il raschiatore, le bocche e gli ingrassatori.

Sui cilindri di sollevamento e di estensione con uno stelo lungo e scoperto proponiamo un soffietto di protezione. Polvere, corteccia e colpi di rami si scaricano allora sul soffietto invece che sullo stelo cromato. Il materiale del soffietto resta flessibile con il gelo. Fascette fissano il soffietto sulla testata guida stelo e sull’occhiello dello stelo, e la condensa esce da un foro di scarico o da uno sfiato.

2. Boccole, occhielli e snodi

Il carico laterale riga la guida stelo, e le particelle di usura distruggono le tenute più in fretta dello sporco esterno. Usiamo anelli di guida con bronzo sul pistone e nella testata guida stelo.

I disegni dei cilindri forestali richiedono negli occhielli cuscinetti oscillanti da GE 35 ES a GE 60 ES. La sabbia si compatta nelle scanalature di ingrassaggio e consuma il bronzo, poi il perno comincia a rigare l’occhiello. Quando compare gioco, ogni inversione di carico diventa un urto. Dove uno snodo è difficile da raggiungere con la pistola per grasso, proponiamo un cuscinetto schermato su entrambi i lati.

Gli steli con testa piatta o con occhiello li forgiamo in un unico pezzo, senza saldatura né filettatura tra stelo e testa. Uno stelo così è descritto nel nostro articolo su un cilindro da 350 bar con stelo forgiato pieno.

3. Tenute e fluidi

Alcuni costruttori di macchine specificano un kit di tenuta che non va sostituito. In quel caso lavoriamo le sedi delle guarnizioni sul pistone e nella testata guida stelo secondo quel kit e progettiamo il resto del cilindro intorno ad esso. In esercizio, le tenute di ricambio dello stesso kit si montano direttamente.

Il poliuretano polietere lavora fino a -40 °C, le qualità poliestere fino a -30 °C. L’FKM, come materiale, sopporta temperature fino a +200 °C ma perde elasticità sotto -20 °C. Molte macchine forestali funzionano con estere sintetico biodegradabile, e nell’estere lo stesso materiale di tenuta ha limiti più bassi che nell’olio minerale. Il poliuretano poliestere è il più sensibile. Per i circuiti a estere scegliamo poliuretano polietere o FKM e chiediamo al cliente il grado esatto dell’olio.

4. Lavoro gravoso

Un cilindro forestale lavora all’aperto per tutta la vita utile, e rami e sassi lo graffiano. Una mano sottile comincia ad arrugginire al primo graffio profondo. I disegni dei cilindri forestali richiedono un ciclo di primer e strato di finitura da 80 a 150 micron e oltre in totale, e alcuni prevedono una vernice bicomponente per 500 ore di nebbia salina. Applichiamo rivestimenti a film spesso e controlliamo lo spessore del film secco con un misuratore sulle canne finite. Come induriamo e cromiamo gli steli è descritto nel nostro articolo sugli steli dei pistoni.

Incidiamo il numero di matricola prima della verniciatura, così resta leggibile sotto lo strato.

5. Ammortizzamento e picchi di pressione

I circuiti di gru e testata di queste macchine hanno una portata elevata: le testate grandi assorbono 320-360 l/min. A questa portata il pistone arriva a fine corsa ad alta velocità e batte con forza sulla testata del cilindro, e attraverso di esso sulla struttura della gru. Per questo montiamo l’ammortizzatore di fine corsa: a fine corsa uno stantuffo entra in un foro della testata del cilindro e spinge fuori l’olio residuo attraverso una strozzatura. Il disegno stabilisce se agisce in rientro, in uscita o in entrambi. Dimensioniamo la strozzatura sulla portata indicata dal cliente.

La tenuta tampone assorbe i picchi. Deve lasciar passare un sottile film d’olio verso la tenuta dello stelo, altrimenti la pressione resta intrappolata tra le due tenute e lo stelo comincia a incollarsi e a scorrere a strappi. Serriamo il pistone alla coppia prescritta e lo blocchiamo, così le vibrazioni non lo allentano.

6. Freddo e caldo

Con il freddo l’olio si addensa molto e gli attuatori della testata diventano lenti e a scatti. L’olio rimasto nelle tubazioni lunghe è quello che resta freddo più a lungo. Komatsu dota l’845 di un riscaldatore diesel per l’olio idraulico. Anche così, le prime corse di una mattina gelida avvengono con olio denso ad alta pressione, quando le tenute sono ancora rigide per il freddo.

La temperatura ambiente più bassa nei disegni forestali che riceviamo è -40 °C. Scegliamo il materiale di tenuta in base al campo di temperatura di ciascun disegno, anziché un unico materiale per tutti i cilindri. In estate il rischio è il surriscaldamento, ed è su un circuito di testata con fluido estere che passiamo all’FKM.

Marcatura e documenti

Il nostro acciaio arriva con certificati EN 10204 3.1. Il numero di matricola inciso collega ogni cilindro a questi documenti. Su richiesta del cliente forniamo informazioni sull’avanzamento della produzione.

Che cosa inviarci

• il disegno, oppure il cilindro vecchio per rilevarne le quote;
• marca e modello della macchina e posizione di attacco del cilindro (sollevamento gru, sterzo, inclinazione testata);
• pressione di esercizio e portata d’olio di questa funzione;
• il kit di tenuta, se è prescritto;
• tipo di olio: minerale o estere biodegradabile;
• campo di temperatura ambiente;
• ciclo di verniciatura, colore e marcatura;
• quantità per tipo.

Le soluzioni descritte sopra fanno parte del nostro progetto standard. Realizziamo versioni speciali su richiesta.

Invii la sua richiesta a office@hydroforce.ee oppure usi la pagina dei contatti.