Um cilindro hidráulico personalizado deve fazer mais do que caber em uma máquina. Ele deve produzir força suficiente, mover-se através da faixa de trabalho completa, lidar com picos de pressão e permanecer alinhado sob carga. Se uma parte da especificação estiver errada, o cilindro pode vazar, curvar, desgastar-se muito rápido ou não conseguir mover a carga.

Portanto, uma especificação clara é o primeiro passo para um cilindro confiável. Também ajuda o fabricante de cilindros hidráulicos personalizados a selecionar o tubo, a haste do pistão, as juntas de vedação, as portas e as peças de montagem corretas.

Este guia explica os pontos principais que você precisa definir antes de pedir um cilindro hidráulico personalizado ou OEM.

Comece com a Aplicação

Antes de escolher o diâmetro do cilindro ou o curso, descreva o que o cilindro deve fazer. Um fornecedor precisa entender a máquina, não apenas as dimensões do cilindro.

Comece com essas perguntas:

· O cilindro irá levantar, empurrar, puxar, prender, inclinar ou dirigir?

· Qual é a carga normal?

· Qual é a carga máxima possível?

· A carga mudará durante o movimento?

· Quão rápido o cilindro deve se estender e retrair?

· Quantos ciclos ele completará por hora?

· Ele enfrentará choque, vibração, poeira, sal, água ou calor intenso?

· O cilindro é usado indoor ou outdoor?

· Quanto espaço está disponível quando o cilindro está aberto e fechado?

Por exemplo, um cilindro usado em uma prensa hidráulica tem necessidades diferentes de um usado em um guindaste móvel. A prensa pode precisar de um suporte de flange rígido e força lenta e controlada. Por outro lado, um guindaste pode precisar de um suporte pivotante que acompanhe o movimento do braço.

Uma descrição clara da aplicação permite que o fabricante construa um design de cilindro hidráulico com base nas condições de trabalho reais.

Calcule o Diâmetro do Cilindro Necessário

O diâmetro do cilindro é o diâmetro interno do tubo. Ele controla a área do pistão e, consequentemente, a força que o cilindro pode produzir.

A fórmula básica é:

Força = Pressão × Área do Pistão

Para a força de extensão, use a área total do pistão. Para a força de retração, subtraia a área da haste do pistão, pois a haste ocupa parte da área de trabalho.

No entanto, a força teórica não é a mesma que a força disponível na máquina. Fricção, perda de pressão, resistência das juntas de vedação e ângulos de carga variáveis podem reduzir a saída final. Portanto, inclua uma margem de design adequada.

Como exemplo simples, suponha que uma máquina precise de 100 kN de força de empurrão e a pressão de trabalho seja 20 MPa. A área teórica do pistão é:

100.000 N ÷ 20.000.000 Pa = 0,005 m²

Isso corresponde a um diâmetro de aproximadamente 80 mm. No entanto, um diâmetro de 80 mm deixa pouco espaço para perda de pressão ou carga adicionada. Portanto, o design final pode usar um diâmetro padrão maior após o fabricante verificar o sistema completo.

Um cilindro hidráulico de alta resistência frequentemente precisa de uma margem de segurança maior porque pode enfrentar cargas de impacto, solo irregular ou mudanças súbitas de pressão.

Ao especificar o diâmetro, forneça:

· Força de extensão necessária

· Força de retração necessária

· Pressão de trabalho normal

· Pressão máxima do sistema

· Perda de pressão esperada

· Margem de segurança desejada

Não escolha um diâmetro com base apenas na pressão nominal da bomba. Em vez disso, use a pressão que chega ao cilindro durante o trabalho normal.

Defina o Comprimento do Curso Correto

O curso é a distância que a haste do pistão se move da posição totalmente fechada para a posição totalmente aberta. Ele deve cobrir o percurso de trabalho completo sem forçar o cilindro contra seus paradas internas.

Primeiro, medir o movimento necessário nos pontos de montagem do cilindro. Não use o percurso do balde, plataforma, lâmina ou braço da máquina como o curso do cilindro. As articulações podem mudar a relação de percurso.

Em seguida, verificar ambas as dimensões de instalação:

· Comprimento retraído, frequentemente chamado de comprimento fechado

· Comprimento estendido, frequentemente chamado de comprimento aberto

O espaço se torna mais importante ao especificar um cilindro hidráulico de curso longo. À medida que o curso aumenta, a haste do pistão fica mais propensa a curvar ou torcer sob uma carga de empurrão. Cilindros longos também podem precisar de mais suporte de guia.

Soluções possíveis incluem:

· Um diâmetro maior da haste do pistão

· Um tubo de parada para aumentar a distância do mancal

· Materiais mais resistentes para a haste e o tubo

· Uma posição de montagem diferente

· Guias externos para a carga em movimento

· Um design telescópico quando o espaço fechado é limitado

O cilindro deve mover a carga, mas não deve agir como o principal trilho de guia da máquina. Guias externos devem controlar o movimento lateral sempre que possível.

Selecione a Pressão de Trabalho e de Teste

A pressão de trabalho é a pressão que o cilindro lida durante o uso normal. A pressão máxima é a maior pressão de curto prazo que pode ocorrer. A pressão de teste é usada durante a inspeção para confirmar a resistência e a vedação do cilindro acabado.

Esses valores não devem ser tratados como o mesmo número.

Para cada projeto, forneça:

· Pressão de trabalho normal

· Pressão de pico

· Ajuste da válvula de alívio hidráulica

· Picos de pressão esperados

· Pressão de teste necessária

· Taxa de ciclo e tempo de serviço

Picos de pressão podem ocorrer quando uma carga para rapidamente, uma válvula fecha ou uma máquina bate em um obstáculo. Embora esses picos possam durar apenas um curto período, eles podem danificar juntas de vedação, portas, soldas e suportes do cilindro.

A gama de cilindros SB-Y1 da Shellppon, por exemplo, suporta pressões de trabalho de 16 a 25 MPa com opções personalizadas de diâmetro, curso e montagem. Para cargas maiores, a Shellppon também forneceu cilindros de 35 MPa para um projeto de elevação em um porto importante.

A classificação de pressão correta deve cobrir tanto o trabalho estável quanto o choque de curto prazo. Portanto, discuta o circuito hidráulico completo com o fabricante em vez de fornecer apenas a pressão da bomba.

Dimensionar a Haste do Pistão para Carga e Estabilidade

A haste do pistão transfere força do pistão para a máquina. Seu diâmetro afeta a força de retração, resistência, resistência à torção e vida útil das juntas de vedação.

Uma haste sob tensão é principalmente limitada pela resistência do material. No entanto, uma haste sob compressão pode torcer antes que o material alcance sua resistência total. Este risco aumenta com:

· Curso mais longo

· Diâmetro menor da haste

· Força de empurrão maior

· Montagem pivotante

· Alinhamento ruim

· Carga lateral

· Longa distância entre os pontos de suporte

Por esse motivo, um cilindro hidráulico de curso longo frequentemente precisa de uma haste maior do que um cilindro curto com o mesmo diâmetro e pressão.

A superfície da haste também importa. O revestimento de cromo duro é amplamente usado porque fornece uma superfície lisa e resistente ao desgaste para a junta de vedação da haste. No entanto, aplicações marítimas, de mineração e químicas podem precisar de proteção adicional contra corrosão ou aço inoxidável.

Peça ao fabricante para verificar a torção da haste, carga do mancal, acabamento da superfície, dureza e resistência à corrosão como parte do design do cilindro hidráulico.

Escolher o Estilo de Montagem Correto

A montagem do cilindro controla como a força passa para o quadro da máquina. A montagem errada pode criar carga lateral, curvar a haste ou colocar tensão no tubo do cilindro.

Opções de montagem comuns incluem:

· Montagem de flange: Adequada para prensas e máquinas fixas com cargas axiais retas.

· Montagem de pé: Fornece suporte rígido para equipamentos industriais e unidades de poder hidráulico.

· Montagem de chave de fenda: Permite que o cilindro pivote à medida que a articulação da máquina se move.

· Montagem de trunhão: Suporta cargas pivotantes pesadas em torno de um ponto fixo.

· Montagem de pino central: Permite movimento em torno do meio do corpo do cilindro.