Un cilindro hidráulico personalizado debe hacer más que encajar en una máquina. Debe producir suficiente fuerza, moverse a lo largo de todo el rango de trabajo, manejar picos de presión y mantenerse alineado bajo carga. Si alguna parte de la especificación es incorrecta, el cilindro puede fugarse, doblarse, desgastarse demasiado rápido o no mover la carga.

Por lo tanto, una especificación clara es el primer paso hacia un cilindro confiable. También ayuda al fabricante de cilindros hidráulicos personalizados a seleccionar el depósito, la varilla del pistón, los sellos, los puertos y las piezas de montaje adecuados.

Esta guía explica los puntos principales que debe definir antes de pedir un cilindro hidráulico personalizado o OEM.

Comience con la Aplicación

Antes de elegir el calibre o el recorrido, describa lo que debe hacer el cilindro. Un proveedor necesita entender la máquina, no solo las dimensiones del cilindro.

Comience con estas preguntas:

· ¿Qué levantará, empujará, tirará, sujetará, inclinará o dirigirá el cilindro?

· ¿Cuál es la carga normal?

· ¿Cuál es la carga posible más alta?

· ¿Cambiará la carga durante el movimiento?

· ¿Qué tan rápido debe extenderse y retraerse el cilindro?

· ¿Cuántos ciclos completará cada hora?

· ¿Se enfrentará a choques, vibraciones, polvo, sal, agua o calor intenso?

· ¿Se usa el cilindro en interiores o exteriores?

· ¿Cuánto espacio está disponible cuando el cilindro está abierto y cerrado?

Por ejemplo, un cilindro usado en una prensa hidráulica tiene necesidades diferentes de uno usado en una grúa móvil. La prensa puede necesitar un montaje de brida rígida y una fuerza lenta y controlada. Por el contrario, una grúa puede necesitar un montaje pivotante que siga el movimiento del brazo.

Una descripción clara de la aplicación permite al fabricante construir un diseño de cilindro hidráulico en torno a las condiciones de trabajo reales.

Calcule el Calibre de Cilindro Requerido

El calibre del cilindro es el diámetro interno del depósito. Controla el área del pistón y, como resultado, la fuerza que el cilindro puede producir.

La fórmula básica es:

Fuerza = Presión × Área del Pistón

Para la fuerza de extensión, use el área completa del pistón. Para la fuerza de retracción, reste el área de la varilla del pistón porque la varilla ocupa parte del área de trabajo.

Sin embargo, la fuerza teórica no es la misma que la fuerza disponible en la máquina. La fricción, la pérdida de presión, el arrastre de sellos y los ángulos de carga cambiantes pueden reducir la salida final. Por lo tanto, incluya un margen de diseño adecuado.

Como ejemplo simple, supongamos que una máquina necesita 100 kN de fuerza de empuje y la presión de trabajo es 20 MPa. El área teórica del pistón es:

100.000 N ÷ 20.000.000 Pa = 0,005 m²

Esto equivale a un calibre de aproximadamente 80 mm. Sin embargo, un calibre de 80 mm deja poco margen para la pérdida de presión o la carga añadida. Por lo tanto, el diseño final puede usar un calibre estándar más grande después de que el fabricante verifique todo el sistema.

Un cilindro hidráulico de servicio pesado a menudo necesita un margen de seguridad más amplio porque puede enfrentar cargas de impacto, terreno irregular o cambios de presión repentinos.

Al especificar el calibre, proporcione:

· Fuerza de extensión requerida

· Fuerza de retracción requerida

· Presión de trabajo normal

· Presión máxima del sistema

· Pérdida de presión esperada

· Margen de seguridad deseado

No elija un calibre solo basado en la presión nominal de la bomba. En su lugar, use la presión que llega al cilindro durante el trabajo normal.

Defina la Longitud de Recorrido Correcta

El recorrido es la distancia que se mueve la varilla del pistón desde la posición completamente cerrada hasta la posición completamente abierta. Debe cubrir todo el recorrido de trabajo sin forzar el cilindro contra sus topes internos.

Primero, mida el movimiento requerido en los puntos de montaje del cilindro. No use el recorrido del cubo, la plataforma, la pala o el brazo de la máquina como el recorrido del cilindro. Los enlaces pueden cambiar la relación de recorrido.

A continuación, verifique ambas dimensiones de instalación:

· Longitud retraída, a menudo llamada longitud cerrada

· Longitud extendida, a menudo llamada longitud abierta

El espacio se vuelve más importante al especificar un cilindro hidráulico de recorrido largo. A medida que aumenta el recorrido, la varilla del pistón es más propensa a doblarse o plegarse bajo una carga de empuje. Los cilindros largos también pueden necesitar más soporte de guía.

Las soluciones posibles incluyen:

· Un diámetro de varilla de pistón más grande

· Un tubo de parada para aumentar la distancia de los cojinetes

· Materiales de varilla y depósito más resistentes

· Una posición de montaje diferente

· Guías externas para la carga móvil

· Un diseño telescópico cuando el espacio cerrado es limitado

El cilindro debe mover la carga, pero no debe actuar como la guía principal de la máquina. Las guías externas deben controlar el movimiento lateral siempre que sea posible.

Seleccione la Presión de Trabajo y de Prueba

La presión de trabajo es la presión que maneja el cilindro durante el uso normal. La presión máxima es la presión de corto plazo más alta que puede ocurrir. La presión de prueba se usa durante la inspección para confirmar la resistencia y el sellado del cilindro terminado.

Estos valores no deben tratarse como el mismo número.

Para cada proyecto, proporcione:

· Presión de trabajo normal

· Pico de presión

· Ajuste de la válvula de alivio hidráulico

· Picos de presión esperados

· Presión de prueba requerida

· Tasa de ciclo y tiempo de servicio

Los picos de presión pueden ocurrir cuando una carga se detiene rápidamente, una válvula se cierra o una máquina choca con un obstáculo. Aunque estos picos pueden durar solo un corto tiempo, pueden dañar sellos, puertos, soldaduras y montajes de cilindros.

La gama de cilindros SB-Y1 de Shellppon, por ejemplo, admite presiones de trabajo de 16 a 25 MPa con opciones de calibre, recorrido y montaje personalizados. Para cargas más altas, Shellppon también ha suministrado cilindros de 35 MPa para un proyecto de elevación en un puerto importante.

La calificación de presión correcta debe cubrir tanto el trabajo estable como los choques de corto plazo. Por lo tanto, discuta todo el circuito hidráulico con el fabricante en lugar de dar solo la presión de la bomba.

Dimensionar la Varilla del Pistón para Carga y Estabilidad

La varilla del pistón transfiere la fuerza del pistón a la máquina. Su diámetro afecta la fuerza de retracción, la resistencia, la resistencia al plegamiento y la vida útil de los sellos.

Una varilla bajo tensión está principalmente limitada por la resistencia del material. Sin embargo, una varilla bajo compresión puede plegarse antes de que el material alcance su resistencia completa. Este riesgo aumenta con:

· Recorrido más largo

· Diámetro de varilla más pequeño

· Fuerza de empuje más alta

· Montaje pivotante

· Mala alineación

· Carga lateral

· Larga distancia entre puntos de soporte

Por esta razón, un cilindro hidráulico de recorrido largo a menudo necesita una varilla más grande que un cilindro corto con el mismo calibre y presión.

La superficie de la varilla también es importante. El galvanizado de cromo duro se usa ampliamente porque proporciona una superficie lisa y resistente al desgaste para el sello de la varilla. Sin embargo, las aplicaciones marinas, mineras y químicas pueden necesitar protección contra la corrosión adicional o acero inoxidable.

Pida al fabricante que verifique el plegamiento de la varilla, la carga de los cojinetes, el acabado de la superficie, la dureza y la resistencia a la corrosión como parte del diseño del cilindro hidráulico.

Elija el Estilo de Montaje Correcto

El montaje del cilindro controla cómo la fuerza pasa al chasis de la máquina. Un montaje incorrecto puede crear una carga lateral, doblar la varilla o colocar tensión en el depósito del cilindro.

Las opciones de montaje comunes incluyen:

· Montaje de brida: Adecuado para prensas y máquinas fijas con cargas axiales rectas.

· Montaje de pie: Proporciona soporte rígido para equipos industriales y unidades de potencia hidráulica.

· Montaje de horquilla: Permite que el cilindro pivote a medida que se mueve el enlace de la máquina.

· Montaje de pivote: Soporta cargas pivotantes pesadas alrededor de un punto fijo.

· Montaje de pasador central: Permite el movimiento alrededor del centro del cuerpo del cilindro