En el mundo de la industria y la fabricación, muchas máquinas y aplicaciones requieren una fuerza de empuje/tracción en línea recta o en arco. Para ello, utilizamos a menudo cilindros hidráulicos, que sirven como músculos de nuestra maquinaria y equipo.
El cilindro hidráulico es un conjunto de pistón y vástago dentro de un orificio cilíndrico, accionado por el flujo y la presión del fluido hidráulico con la salida de movimiento lineal y fuerza mecánica.
Encontramos cilindros hidráulicos en máquinas industriales como prensas, gatos y equipos de moldeo de plástico, así como en equipos móviles como excavadoras y camiones mineros.
Los cilindros hidráulicos son útiles por su simplicidad, durabilidad y significativa densidad de potencia.
Algunos tipos básicos de cilindros
Cilindros de barra de acoplamiento
Hecho de acero de alta resistencia, que se ve a menudo en la fabricación de automóviles y aplicaciones industriales en general.
Cilindros soldados o tipo molino
Diseñado originalmente para su uso en acerías, fundiciones y otros trabajos pesados, como ingeniería civil y aplicaciones marinas, en entornos hostiles con amplios rangos de temperatura.
carneros
Estos son cilindros de simple efecto que se utilizan para aplicaciones de empuje, como prensas de servicio pesado y gatos hidráulicos.
Factores a considerar para la selección del cilindro
Dimensiones del cilindro
Tamaño del orificio
Tamaño de la varilla
Longitud del trazo
Estas mediciones se basan principalmente en el tamaño de la carga a mover y la presión disponible del sistema o presión de operación. Las presiones de funcionamiento comunes oscilan entre 500 y 10000 psi.
Primero calculamos la masa de la carga a mover. Una vez que conocemos la masa, podemos calcular la fuerza necesaria para moverla. Esto dependerá de los factores de fricción y aceleración de nuestra aplicación concreta. En el cálculo de nuestro requisito de fuerza, siempre debemos incluir un margen para permitir un margen de error.
Tamaño del orificio
Una vez que conocemos nuestros requisitos de fuerza, podemos calcular el requisito de tamaño del orificio:
Carga a mover (libras) / Presión de funcionamiento (psi) = Área (pulgadas cuadradas)
Al convertir el área a un diámetro, podemos determinar el tamaño del orificio del cilindro necesario para mover la carga.
Para tener en cuenta las pérdidas del sistema, generalmente se debe dimensionar el cilindro entre un 15 y un 20 % por encima del requisito de carga.
Recomendaciones para la selección de varillas
Nuestro siguiente paso es seleccionar un tamaño de varilla adecuado.
El diámetro del vástago del pistón es crítico. Un vástago de pistón no especificado hace que el cilindro sea más propenso a sufrir tensiones, desgaste y fallas.
Para seleccionar un tamaño de varilla adecuado, debemos conocer la longitud del recorrido. Para cilindros con carreras largas, una varilla completamente extendida puede doblarse por su propio peso. La deflexión de la varilla nunca debe exceder de 1 a 2 mm.
Aquí en hidráulica jiaheng , utilizamos software para calcular la resistencia a la pandeo de las varillas para tamaños de varilla determinados y utilizamos los datos para hacer recomendaciones adecuadas para cargas determinadas.
Opciones de varilla estándar: para un diámetro determinado, utilice únicamente la varilla más pequeña para aplicaciones de carga de empuje de carrera corta o de presión reducida. Utilice la varilla más grande para obtener la máxima confiabilidad y vida útil.
Si el diámetro de varilla requerido excede el del más grande disponible, se deben reconsiderar los parámetros de diseño o buscar un cilindro hecho a medida.
Geometría de la instalación
Una vez que conocemos la naturaleza de la carga, debemos considerar la geometría involucrada en su movimiento. La estructura de la máquina o instalación determinará el tipo de soporte a utilizar.
Para una máquina como un "gato" o una "prensa", el accionamiento es directamente hacia arriba y hacia abajo. Para algunas otras máquinas, el centro de la carga no está centrado en ángulos perpendiculares al punto de fuerza de elevación, y el requisito de fuerza del cilindro cambia.
El montaje juega un papel importante en el rendimiento y el factor principal es si el cuerpo del cilindro está estacionario o gira.
Las opciones de montaje fijo son las mejores para la transferencia de fuerza en línea recta y un desgaste mínimo; incluyen:
Montaje en línea central
Montaje con brida
Montaje lateral
El soporte fijo es fácil de instalar y mantener, pero tiene poca tolerancia a la desalineación y, por lo tanto, debe estar bien guiado.
Las opciones de montaje pivotante absorben la fuerza en la línea central del cilindro y permiten un plano de rotación. Generalmente incluyen:
El soporte de pivote es aplicable dondequiera que el cilindro necesite cambiar de alineación durante el movimiento.
Sellos
Los sellos son un aspecto vulnerable del sistema hidráulico. Elegir el sello correcto aumentará la vida útil del cilindro y evitará fugas de líquido. Para elegir el sello correcto debemos entender las condiciones y temperaturas de funcionamiento del cilindro, así como el tipo de fluido hidráulico utilizado.
Sellos de poliuretano: la mayoría de las aplicaciones estándar: flexibilidad, resistencia y resistencia al desgaste.
Sellos de teflón: aplicaciones y sistemas altamente dinámicos que requieren baja fricción.
Sellos de Buna-N (nitrilo): cilindros que utilizan agua o fluidos a base de agua y glicol.
Sellos de fluorocarbono: sistemas que utilizan fluidos sintéticos o entornos operativos de alta temperatura.
Cojines
Dependiendo de su aplicación, es posible que se requieran cojines al final de la carrera del cilindro. Se recomiendan cojines para desacelerar las varillas de alta velocidad y amortiguar el impacto del conjunto del pistón en la tapa del extremo del cilindro. Los cojines son opcionales y no afectan la envolvente del cilindro ni las dimensiones de montaje.
Otras opciones para evitar cargas de impacto son topes mecánicos externos o tecnología de válvula proporcional.
Esperamos que esta información haya sido útil como introducción para elegir las soluciones correctas para los requisitos de su cilindro.
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