Design of a double-stage hydraulic actuator with high performances energy-saving system

Hydraulic cylinders are between the most used actuators in industrial applications. Often, their elevate power absorption rate represents a big problem, especially for those uses which last for very long periods of time like fatigue tests. The thesis proposes an innovative design of a double-stage hydraulic cylinder, carrying a particularly high performance energy-saving system which allows impressive reductions in energy consumption. The system has been initially analyzed in a circuit for fatigue tests on steel cables for bridges buildings. In the second part, its advantages in the domain of frequencies have been investigated in a non-linear application for control vibration. The simulations led to observe a significant increase in stability and bandwidth, besides an improved disturbance rejection ability and a reduced power absorption.

I cilindri idraulici sono tra gli attuatori più utilizzati in campo industriale. Spesso però, il loro elevato assorbimento energetico può costituire un grosso problema, soprattutto per quelle applicazioni con durate temporali elevate, quali un test di fatica. La tesi propone un design innovativo di cilindro idraulico a doppio stadio, con un sistema a risparmio energetico particolarmente performante, che permette significative riduzioni in termini di consumo energetico. Il sistema è stato inizialmente analizzato in un circuito per prove di fatica su cavi d’acciaio per la costruzione di ponti. Nella seconda parte, sono stati studiati i suoi vantaggi nel dominio delle frequenze, su un’applicazione non lineare per controllo di vibrazioni. Le simulazioni hanno portato ad osservare un significativo aumento della stabilità e della banda passante, oltre che un incrementata capacità di reiezione del disturbo e un ridotto assorbimento di potenza.