Doce consellos para escoller un cilindro hidráulico

Cilindro hidráulicoUsan presión e fluxo de fluídos para xerar movemento e forza lineais. Funcionan ben en máquinas industriais como prensas e máquinas de moldeo de plástico, así como en equipos móbiles como escavadoras e camións de minería. En comparación cos sistemas de movemento lineal pneumáticos, mecánicos ou eléctricos, os sistemas hidráulicos poden ser máis sinxelos, máis duradeiros e ofrecer unha maior densidade de potencia.

Os cilindros hidráulicos están dispoñibles nunha variedade de tipos e tamaños para satisfacer unha ampla gama de necesidades de aplicacións. Escoller o cilindro axeitado é crucial para lograr un rendemento e unha fiabilidade óptimos. Aquí tes 12 consellos prácticos para seleccionar, especificar e usar o mellor cilindro para o traballo.

1. Escolla do tipo de cilindro axeitado

Os dous deseños básicos de cilindros hidráulicos para aplicacións industriais son os cilindros de tirantes e os cilindros soldados.

Os cilindros con tirantes usan varillas roscadas de aceiro de alta resistencia na parte exterior da carcasa do cilindro para unha maior resistencia e estabilidade. Nos Estados Unidos, este é o tipo de cilindro máis común. Úsanse na maioría das aplicacións industriais xerais, como maquinaria para plásticos e máquinas-ferramenta, aínda que a miúdo están limitados a unha presión máxima de traballo de 3.000 psi. Estes cilindros fabrícanse segundo as normas da NFPA, o que os fai intercambiables en tamaño e presión nominal con calquera outro cilindro construído segundo esa norma.

Os cilindros soldados ou redondos teñen unha carcasa exterior resistente co barril soldado directamente ou aparafusado ás tapas dos extremos, o que elimina a necesidade de tirantes. Están deseñados para presións máis altas de 5.000 psi ou máis e adoitan preferirse en aplicacións máis resistentes, como prensas, fábricas de aceiro e ambientes mariños con ambientes hostiles e grandes flutuacións de temperatura.

A diferenza dos fabricantes de equipos orixinais estadounidenses, os fabricantes europeos adoitan empregar cilindros redondos para case todas as aplicacións industriais xerais. (Tamén empregan cilindros con tirantes, pero normalmente para presións de ata 160 bar (2350 psi). Non obstante, debido ao seu deseño, os cilindros con tirantes son máis baratos que os cilindros tipo fresado, outra razón para o seu uso xeneralizado nos Estados Unidos.

Ademais, os cilindros adoitan fabricarse a medida. As normas da NFPA para cilindros especifican as dimensións, as clasificacións de presión, os tipos de montaxe e moito máis; son produtos estándar de catálogo. Non obstante, os enxeñeiros que deseñan maquinaria personalizada a miúdo teñen que desviarse das normas mediante montaxes, tamaños de portos ou configuracións especiais para adaptarse a aplicacións específicas. Aproximadamente o 60 % dos cilindros que se venden nos Estados Unidos son produtos de catálogo, mentres que o 40 % son produtos modificados con requisitos únicos.

2. Seleccione o Unhaapropiado Mcontando Hhardware

O método de montaxe tamén xoga un papel importante no rendemento do cilindro. O método de montaxe do cilindro depende principalmente de se o cilindro é fixo ou xiratorio.

Para cilindros fixos, unha montaxe fixa na liña central do cilindro é xeralmente a mellor opción para a transmisión de forza lineal e minimizar o desgaste. Entre as diferentes variacións, xeralmente prefírense as montaxes de brida. A carga está centrada no cilindro e as forzas opostas están equilibradas uniformemente en todo o rectangular ou Brida circularSon fortes e ríxidas, pero teñen pouca tolerancia á desalineación. Os expertos recomendan usar soportes de extremo de tapa para cargas axiales e soportes de extremo de varilla para cargas de tensión.

Os soportes de muñón central tamén absorben forzas na liña central, pero requiren pasadores para fixar o muñón e evitar o movemento baixo alta presión ou condicións de choque.

Os cilindros montados lateralmente ou con pé son relativamente fáciles de instalar e manter, pero xeran cargas desprazadas. Cando o cilindro aplica forza á carga, o soporte experimenta momentos de flexión, o que pode aumentar o desgaste. As cargas pesadas adoitan facer que os cilindros de carreira longa e diámetro pequeno sexan inestables.

Os soportes montados nos laterais e nos pés deben estar ben aliñados e situados no mesmo plano, soportando e guiando a carga. Se non, a desalineación pode causar danos. As cargas laterais poden causar desgaste do cilindro e fugas nos selos. Os enxeñeiros tamén deben ter en conta as forzas de cizallamento nos parafusos. Engada pasadores ou pasadores de cizallamento e chavetas ás patas traseiras para evitar forzas que poidan cizallar os parafusos de montaxe. Se se necesita soporte adicional, engada outro conxunto de patas no medio do cilindro, ademais das patas nos extremos da cabeza e da tapa.

3. Escolla o/a Ccorrecto Pvida Msaída ENgaliña o Ccilíndrico Bmaxia Movellas

Os soportes de pivote absorben forzas na liña central do cilindro e permiten que o cilindro cambie de aliñamento nun só plano. Os tipos comúns inclúen soportes de horquilla, de muñón e de rodamentos esféricos.

As horquillas pódense usar en calquera orientación e, en xeral, recoméndanse para cilindros de carreira curta e de diámetro pequeno ou mediano. Os enxeñeiros de cilindros prefiren as horquillas con rodamentos esféricos aos rodamentos lisos porque permiten unha maior desalineación e, polo tanto, son máis tolerantes. Non obstante, se a horquilla traseira é Ademais de rodamentos esféricos, tamén recomendan usar unha fixación xiratoria para o extremo da vara, como un rodamento esférico de vara. Esta combinación axuda a compensar calquera carga lateral ou posible desalineación.

Os soportes de muñón están dispoñibles en versións de montaxe na cabeza, central e traseira. O deseño de muñón central é quizais o máis común porque ofrece aos deseñadores unha maior flexibilidade. Pódense especificar con precisión na maioría das localizacións, xa sexa no centro ou na parte dianteira ou traseira do cilindro, dependendo dos requisitos da aplicación. Non obstante, unha vez especificado, o soporte non é axustable.

Para todos os tipos de cilindros, os parámetros importantes inclúen a carreira, o orificio, o diámetro da vara e a presión nominal.

4. O diámetro da vara do pistón é fundamental

Quizais o erro máis común no deseño hidráulico sexa non especificar o diámetro da vara do pistón, o que fai que o cilindro sexa máis susceptible a esforzos, desgaste e fallos. Os diámetros da vara do pistón oscilan entre 0,5 polgadas e 2,0 polgadas e máis, pero deben dimensionarse axeitadamente para a carga dispoñible. Nas aplicacións de empuxe, é importante dimensionar correctamente o diámetro da vara do pistón segundo os cálculos de Euler para evitar que a vara se dobre ou flexione.

Ao deseñar un cilindro para producir a forza requirida, o tamaño da vara do pistón é sempre a primeira consideración. A partir de aí, traballa cara atrás e determina o diámetro do orificio para a presión dispoñible, e así sucesivamente.

5. Evitar a flexión da vara do pistón

Nos cilindros de carreira longa, unha vara de pistón completamente estendida pode dobrarse polo seu propio peso. Unha flexión excesiva pode causar desgaste e danos nas xuntas e nos rolamentos. Incluso pode facer que o pistón se agarre no orificio, rachando e danando a superficie interior do cilindro. A deflexión da vara de pistón non debe exceder de 1 a 2 mm.

As varas de pistón con risco de dobrarse ou desalinearse requiren soporte adicional. Dependendo da lonxitude da carreira, pode ser necesario un tapón cunha maior área de soporte. Pode ser necesario instalar tubaxes (que aumentan a área de soporte de carga do cilindro), pero pode ser necesario para evitar o desgaste excesivo e as marcas. Os enxeñeiros tamén poden considerar o uso dunha vara de pistón de maior diámetro para unha maior resistencia. Non obstante, isto tamén engade peso e pode ser contraproducente, polo que se deben facer cálculos coidadosos. En casos extremos, os usuarios tamén poden ter que engadir soporte mecánico externo á vara do pistón, como un soporte tipo sela.

6. Ser Unhacoidado de Scorvejón Lcamiños

A lonxitude da carreira, a distancia necesaria para empurrar ou tirar dunha carga, pode variar desde menos dunha polgada ata varios pés ou máis. Non obstante, cando o cilindro se estende ou se retrae, asegúrese de que o pistón non toque fondo e xere cargas de choque ao final da carreira. Os enxeñeiros teñen varias opcións: engadir un amortiguador interno para desacelerar a carga ao final da carreira; engadir un tope mecánico externo para evitar que o cilindro toque fondo; ou usar tecnoloxía de válvulas proporcionais para medir con precisión o fluxo e desacelerar a carga de forma segura.

7. Pesaxe do UnhaRelación da apertura coa presión de traballo

Para producir unha forza determinada, os enxeñeiros poden especificar un cilindro máis grande que funcione a unha presión máis baixa e viceversa. En xeral, un sistema que funcione a unha presión máis alta pero cun cilindro máis pequeno é máis rendible. Ademais, os beneficios son multiplicativos. Un cilindro máis pequeno require menos fluxo, o que á súa vez require bombas, liñas, válvulas, etc. máis pequenas. Moitas instalacións reducen os custos globais ao cambiar a presións máis altas.

É dicir, tanto a presión nominal (estándar) como a presión de proba do cilindro teñen en conta as variacións. O sistema nunca debe superar a presión nominal de deseño do cilindro.

8. Engadir un factor de seguridade

Aínda que os cálculos de deseño son esenciais, o funcionamento real diferirá dos resultados teóricos. Supóñase sempre que a carga máxima requirirá forza adicional. Unha regra xeral é seleccionar un cilindro cunha tonelaxe nominal un 20 % superior ao requisito de carga. Isto compensa a fricción da carga e as perdas do sistema hidráulico inclúen a perda de eficiencia, a presión real por debaixo da presión nominal do sistema e a adherencia nos selos e rolamentos do cilindro.

9. Emparellar o Sreal ao Jás

As xuntas son quizais o aspecto máis vulnerable dun sistema hidráulico. A xunta axeitada reduce a fricción e o desgaste e prolonga a vida útil, mentres que unha xunta incorrecta pode provocar tempos de inactividade e dores de cabeza por mantemento. Isto pode ser evidente, pero asegúrate de que o material da xunta sexa compatible co fluído. A maioría dos sistemas hidráulicos usan aceite mineral e as xuntas estándar de goma de nitrilo adoitan funcionar ben. Non obstante, as aplicacións que implican fluídos sintéticos (como os ésteres de fosfato) requiren xuntas de fluoroelastómero. O poliuretano tamén é incompatible con fluídos con base acuosa moi alta, como a auga glicol.

Independentemente do fluído empregado, manteña limpo. A contaminación e a sucidade no fluído poden danar as xuntas. Tamén pode raiar o interior do canón e, finalmente, estragar o cilindro.

As xuntas estándar de goma de nitrilo poden fallar se a temperatura de funcionamento supera os 160 °C. As xuntas de fluoroelastómero, como as xuntas de goma sintética, normalmente poden soportar temperaturas de ata 200 °C, e as xuntas de fluorocarbono poden soportar temperaturas aínda máis elevadas. En caso de dúbida, asume que a situación será peor do que parece inicialmente.

10. Engadir un Ccilíndrico Hcabeza Dchoiva Plocalización

Quizais o 90 % das avarías dos cilindros se deban ás xuntas. Isto é certo mesmo se os enxeñeiros especifican as xuntas axeitadas para o fluído, a presión, o ambiente e a aplicación, xa que as xuntas desgástanse co tempo e requiren substitución. A maioría dos expertos recomendan un mantemento regular das xuntas en lugar de esperar a que avaríen nun momento inoportuno.

Se o cilindro está situado nun lugar inaccesible, o que dificulta o mantemento, ou se unha fuga danaría o produto ou causaría un custoso tempo de inactividade, solicite un cilindro cun "Cabeza de cilindro "Porto de drenaxe". Este é un porto especial, chamado "porto de drenaxe da culata", que se mecaniza na culata entre os selos primario e secundario, ou entre o selo primario e o limpador. Se o selo da biela primaria comeza a fallar e a ter fugas, o aceite evitará o selo e sairá polo porto de drenaxe da culata, normalmente a través dun tubo cara a unha botella de recollida. Se se acumula aceite na botella normalmente baleira, é un indicador visual de que o selo está desgastado e que pronto terá que ser substituído.

Os cilindros adoitan ter un selo secundario de vástaga ou un raspador de vástaga de dobre beizo para evitar temporalmente que o aceite se filtre polo extremo da vástaga, o que lle dá ao persoal de mantemento tempo para programar as reparacións.

11. Observa o Mmateriais

O tipo de metal empregado para a culata, a base e os rolamentos pode ter un impacto significativo. A maioría dos cilindros usan SAE. Usar bronce 660 para o rolamento da vara do pistón e aceiro ao carbono de grao medio para a culata e a base é suficiente para moitas aplicacións. Non obstante, materiais máis resistentes, como o ferro dúctil 65-45-12 para o rolamento da vara do pistón, poden ofrecer vantaxes de rendemento considerables para tarefas industriais esixentes.

Ademais, teña en conta as temperaturas extremas. Os aceiros ao carbono típicos que se empregan para os compoñentes dos cilindros adoitan ser axeitados para temperaturas de funcionamento que oscilan entre os -25 °C e aproximadamente 93 °C. Por exemplo, en condicións árticas moi por debaixo dos 0 °C, o aceiro estándar pode volverse fráxil e pode ser necesario un material alternativo.

12. Protexer a vara do pistón

Debido ao contacto entre a vara do pistón e o ambiente externo, debe resistir a erosión de substancias nocivas como a auga, o aire salgado e as substancias corrosivas. En xeral, o aceiro ao carbono cromado é a norma nas aplicacións industriais. Pero en ambientes húmidos ou de alta humidade, como os sistemas hidráulicos mariños, a maioría das varas do pistón están feitas de aceiro inoxidable 17-4PH cromado. Algúns fabricantes de cilindros de aceite ofrecen revestimentos protectores especiais.

Os enxeñeiros adoran e odian as cubertas protectoras contra o po da vara do pistón para condicións de suciedade e desgaste. Instalar unha funda protectora na vara do pistón pode evitar a entrada de po, virutas metálicas e outros contaminantes externos, xa que se danará a vara do pistón e, en última instancia, a xunta. Non obstante, se as botas están furadas ou rotas, a sucidade será aspirada e pode que non se poida expulsar, o que é peor que non ter botas. O persoal de mantemento debe inspeccionar regularmente as botas para detectar desgaste, xa que estas cubertas poden acelerar os danos no cilindro.

Resumo

A selección do cilindro hidráulico óptimo é un proceso multifacético que require unha coidadosa consideración do tipo de cilindro, o estilo de montaxe e o ambiente operativo para garantir a súa durabilidade e o rendemento. Os factores clave inclúen a elección entre deseños de tirantes e soldados segundo os requisitos de presión, o dimensionamento axeitado da vara do pistón para evitar a súa flexión, a especificación de selos e materiais axeitados para a compatibilidade de fluídos e temperatura e a incorporación de características de seguridade como portos de drenaxe da cabeza e sistemas de amortiguación. Ao ter en conta as cargas de choque, engadir unha marxe de seguridade e protexer os compoñentes da contaminación e o desalineamento, os enxeñeiros poden mellorar significativamente a fiabilidade, reducir os custos de mantemento e prolongar a vida útil dos sistemas hidráulicos en diversas aplicacións.