Cilindro hidráulico, Operación, Partes de un cilindro hidráulico, Diseños de cilindros hidráulicos, Construcción del vástago, Cilindros hidráulicos especiales

Un cilindro hidráulico es un accionador mecánico que se utiliza para dar una fuerza unidireccional a través de un accidente cerebrovascular unidireccional. Tiene muchas aplicaciones, sobre todo en maquinaria de construcción, maquinaria de fabricación y de ingeniería civil.

Operación

Cilindros hidráulicos obtienen su energía de fluido hidráulico a presión, que es típicamente de aceite. El cilindro hidráulico se compone de un cuerpo de cilindro, en el que un pistón conectado a un vástago de pistón se mueve hacia atrás y adelante. El barril está cerrado en un extremo por la parte inferior del cilindro y el otro extremo por la cabeza del cilindro, donde el vástago de pistón sale del cilindro. El pistón ha anillos y juntas de deslizamiento. El pistón divide el interior del cilindro en dos cámaras, la cámara inferior y la cámara del lado del vástago del pistón.

Bridas, muñones, horquillas y agarraderas son opciones de montaje del cilindro comunes. El vástago del pistón también ha de montaje de accesorios para conectar el cilindro al componente de objeto o de la máquina que está empujando a/tirando.

Un cilindro hidráulico es el actuador o lado "motor" de este sistema. El lado "generador" del sistema hidráulico es la bomba hidráulica que lleva en un flujo fijo o regulado de aceite al cilindro hidráulico, para mover el pistón. El pistón empuja el aceite en la otra cámara de vuelta al depósito. Si asumimos que el aceite entra desde extremo de la tapa, durante la carrera de extensión, y la presión del aceite en el extremo/cabeza extremo de la varilla es aproximadamente cero, la fuerza F sobre el vástago del pistón es igual a la presión P en los tiempos del cilindro el área del pistón A:

Durante el recorrido de retracción, si el aceite se bombea en la cabeza en el extremo de la varilla y el aceite de la parte del tapón fluye de vuelta al depósito sin presión, la presión del fluido en el extremo de la varilla es /:

donde P es la presión del fluido, Fp es la fuerza de tracción, Ap es el área de la cara del pistón y Ar es el área de la sección transversal del vástago.

Partes de un cilindro hidráulico

Un cilindro hidráulico consta de las siguientes partes:

Camisa del cilindro

La función principal del cuerpo del cilindro es para mantener la presión del cilindro. El cuerpo del cilindro está hecho principalmente a partir de un tubo sin costura. La camisa del cilindro es baja y/o perfeccionado internamente con un acabado de superficie típico de 4 a 16 micropulgadas. Normalmente tensión circunferencial se calcula para optimizar el tamaño de la jeringa.

Base del cilindro o la tapa

La función principal de la tapa es para encerrar la cámara de presión en un extremo. La tapa está conectado al cuerpo por medio de soldadura, roscados, pernos, o la barra de acoplamiento. Caps también realizan como componentes de montaje del cilindro. Tamaño del casquillo se determina basándose en el esfuerzo de flexión. Un sello/junta tórica estática se utiliza entre capuchón y cuerpo.

Culata

La función principal de la cabeza es para encerrar la cámara de presión desde el otro extremo. La cabeza contiene una disposición de cierre varilla integrada o la opción de aceptar un casquillo del sello. La cabeza está conectada al cuerpo por medio de rosca, pernos, o la barra de acoplamiento. Un sello/junta tórica estática se utiliza en entre la cabeza y el barril.

Pistón

La función principal del pistón es separar las zonas de presión en el interior del barril. El pistón se mecaniza con ranuras para ajustarse juntas de elastómero o de metal y elementos de cojinete. Estos sellos pueden ser de acción simple o doble efecto. La diferencia de presión entre los dos lados del pistón hace que el cilindro para extender y retraer. El pistón está unido con el vástago por medio de roscas, pernos o tuercas para transferir el movimiento lineal.

Vástago

El vástago de pistón es típicamente una pieza cromado duro de acero laminado en frío que se inserta en el pistón y se extiende desde el cilindro a través de la cabeza de extremo de vástago. En cilindros de extremo de barra doble, el accionador tiene una varilla que se extiende desde ambos lados del pistón y fuera ambos extremos del barril. El vástago de pistón se conecta el accionador hidráulico para el componente de máquina que realiza el trabajo. Esta conexión puede ser en forma de un hilo máquina o de un accesorio de montaje ....

Glándula Seal

La culata de cilindro está equipado con juntas para evitar que el aceite a presión se escape más allá de la interfaz entre la varilla y la cabeza. Esta zona se llama el casquillo del sello. La ventaja de un casquillo del sello es fácil remoción y reemplazo del sello. El casquillo del sello contiene una junta primaria, un sello sello/tampón secundaria, los elementos que llevan, limpiador/raspador y un sello estático. En algunos casos, especialmente en pequeños cilindros hidráulicos, la glándula varilla y los elementos de apoyo están hechos de una sola parte integral mecanizada.

Seals

Los sellos se consideran/diseñados como por la presión de trabajo del cilindro, la velocidad del cilindro, la temperatura de funcionamiento, medio de trabajo y la aplicación. Juntas de pistón son sellos dinámicos, y pueden ser de acción simple o doble efecto. En términos generales, juntas de elastómero de caucho nitrilo, poliuretano u otros materiales están mejor en ambientes de baja temperatura, mientras juntas de Viton fluorocarbono son mejores para temperaturas más altas. Juntas metálicas también están disponibles y suelen utilizar hierro fundido para el material de sellado. Juntas de vástago son sellos dinámicos y generalmente son un solo efecto. Los compuestos de juntas de vástago son de caucho nitrilo, poliuretano, o Viton fluorado. Limpiaparabrisas/rasquetas se utilizan para eliminar contaminantes, tales como la humedad, la suciedad y el polvo, que pueden causar grandes daños a las paredes del cilindro, varillas, sellos y otros componentes. El compuesto común para limpiaparabrisas es de poliuretano. Rascadores metálicos se utilizan para aplicaciones de temperatura sub cero, y aplicaciones donde los materiales extranjeros se pueden depositar en la varilla. Los elementos de cojinete/bandas de desgaste es un uso para eliminar el contacto entre metales. Las bandas de desgaste están diseñados según las necesidades de carga lateral. Los compuestos primarios para las bandas de desgaste están llenos de PTFE, tela tejida reforzada resina de poliéster y bronce.

Otras partes

  • Conexión de base de cilindro
  • Cojines

Simple efecto vs doble efecto

 Para más detalles sobre este tema, consulte Cilindro de simple y doble efecto.

  • Cilindros de simple efecto son económicos y el diseño más simple. El fluido hidráulico entra a través de un puerto en un extremo del cilindro, la cual se extiende la varilla por medio de la diferencia de área. Una fuerza de la gravedad o externa devuelve el vástago del pistón.
  • Cilindros de doble efecto tienen un puerto en cada extremo, se suministra con fluido hidráulico, tanto para la retracción y extensión.

Diseños de cilindros hidráulicos

Existen principalmente dos tipos de construcción del cilindro hidráulico utilizados en la industria: Camiseta cilindros estilo barra y cilindros de estilo de la carrocería soldada.

Tie rod cylinder

Tie cilindros hidráulicos estilo barra usan varillas roscadas de acero de alta resistencia para mantener las dos tapas de los extremos de la camisa del cilindro. Este método de construcción es más frecuente en las aplicaciones industriales de la fábrica. Pequeños cilindros de diámetro suelen tener 4 barras de unión, mientras que los grandes cilindros de diámetro pueden requerir hasta 16 o 20 tirantes con el fin de mantener las tapas bajo las tremendas fuerzas producidas. Tie cilindros estilo barra es completamente desmontable para el servicio y reparación.

El Fluido Asociación Nacional de Energía ha estandarizado las dimensiones de los cilindros hidráulicos del tirante. Esto permite que cilindros de diferentes fabricantes para intercambiar dentro de los mismos soportes.

Cilindro de cuerpo soldado

Cuerpos cilíndricos soldados no tienen tirantes. El barril se suelda directamente a las tapas de los extremos. Los puertos están soldadas al cilindro. La glándula de la varilla frontal está generalmente roscado en o atornillada a la camisa del cilindro. Esto permite que el conjunto de la barra del pistón y las juntas de vástago para ser retirados por el servicio.

Cilindros cuerpo soldadas tienen una serie de ventajas con respecto a los cilindros de estilo barra de acoplamiento. Cilindros soldados tienen un cuerpo más estrecho ya menudo una longitud total más corta que permite que se ajusten mejor a los estrechos confines de la maquinaria. Cilindros soldados no sufren de fallo debido a atar barra de estiramiento a altas presiones y golpes largos. El diseño soldada también se presta a la personalización. Las características especiales se añaden fácilmente al cuerpo del cilindro. Estos pueden incluir puertos especiales, soportes personalizados, colectores, válvulas y así sucesivamente.

El cuerpo exterior lisa de cilindros soldados también permite el diseño de los cilindros telescópicos de múltiples etapas.

Cilindros hidráulicos del cuerpo con costura dominan el mercado de equipos hidráulicos móviles como equipos de construcción y equipos de manipulación de materiales. También se utilizan en la industria pesada como grúas, plataformas petroleras y grandes vehículos todo terreno de la minería sobre el suelo.

Construcción del vástago

El vástago de pistón de un cilindro hidráulico opera tanto dentro como fuera del barril, y, por consiguiente, tanto dentro y fuera del fluido hidráulico y el ambiente circundante.

Revestimientos

El desgaste y superficies resistentes a la corrosión son deseables en el diámetro exterior del vástago de pistón. Las superficies se aplican a menudo usando técnicas de recubrimiento como cromado, Lunac 2 duplex, Laser Cladding, PTA soldadura y pulverización térmica. Estos recubrimientos se pueden acabar a la rugosidad de la superficie deseable cuando los sellos muestran un rendimiento óptimo. Todos estos métodos de recubrimiento tienen sus ventajas y desventajas específicas. Es por esta razón que los expertos de recubrimiento desempeñan un papel crucial en la selección del procedimiento de tratamiento de la superficie óptima para la protección de cilindros hidráulicos.

Los cilindros se utilizan en diferentes condiciones de operación, y que hace que sea un reto para encontrar la solución de revestimiento derecha. En dragado puede haber impacto de piedras u otras partes, en ambientes de agua salada hay ataques de corrosión extremas, en cylinderes off-shore frente flexión e impacto en combinación con el agua salada, y en la industria del acero que hay altas temperaturas involucradas, etc ... Es importante entender que en la actualidad no hay ninguna solución de recubrimiento única que combate con éxito todas las condiciones operativas específicas de desgaste. Cada técnica individual tiene sus propias ventajas y desventajas.

Longitud

Varillas de pistón están generalmente disponibles en longitudes que se cortan para adaptarse a la aplicación. Como las barras comunes tienen un núcleo de acero blando o suave, sus extremos pueden ser soldadas o mecanizadas para una rosca de tornillo.

Cilindros hidráulicos especiales

Cilindro telescópico

La longitud de un cilindro hidráulico es el total de la carrera, el espesor del pistón, el grosor de la parte inferior y de cabeza y la longitud de las conexiones. A menudo, esta longitud no cabe en la máquina. En ese caso, el vástago del pistón también se utiliza como un barril de pistón y se usa un segundo vástago de pistón. Este tipo de cilindros se denominan cilindros telescópicos. Si llamamos a una etapa de un solo cilindro varilla normal, cilindros telescópicos son unidades multi-etapa de dos, tres, cuatro, cinco o más etapas. En general cilindros telescópicos son mucho más caros que los cilindros normales. La mayoría son cilindros telescópicos de simple efecto. Doble efecto cilindros telescópicos deben estar especialmente diseñados y fabricados.

Cilindro de émbolo

Un cilindro hidráulico sin un pistón o con un pistón sin sellos se llama un cilindro de émbolo. Un cilindro de émbolo sólo se puede utilizar como un cilindro de empuje, la fuerza máxima es de área de vástago de pistón multiplicada por la presión. Esto significa que un cilindro de émbolo, en general, tiene un vástago de pistón relativamente gruesa.

Cilindro diferencial

A actúa cilindros diferenciales como un cilindro normal, cuando se tira. Si el cilindro sin embargo tiene que empujar, el aceite del lado del vástago del pistón del cilindro no se devuelve al depósito, sino que va a la parte inferior del cilindro. De tal manera, el cilindro va mucho más rápido, pero la fuerza máxima del cilindro puede dar es como un cilindro de émbolo. Un cilindro diferencial se puede fabricar como un cilindro normal, y sólo se añade un control especial.

Detección de posiciones cilindro hidráulico "inteligente"

Detección de posiciones cilindros hidráulicos eliminan la necesidad de una varilla de cilindro hueco. En cambio, un sensor de "bar" externo utilizando la tecnología de efecto Hall detecta la posición del pistón de los cilindros. Esto se logra mediante la colocación de un imán permanente dentro del pistón. El imán se propaga un campo magnético a través de la pared de acero del cilindro, proporcionando una señal de localización para el sensor.

 Una nota sobre la terminología popular

En los Estados Unidos, el uso popular se refiere a todo el conjunto de cilindro, el pistón y vástago de pistón colectivamente como un "pistón", que es incorrecto. En su lugar, el pistón es el, componente de metal cilíndrica corta que separa las dos partes de la camisa del cilindro internamente.