Cilindros hidráulicos
Inicialmente, cumpre dizer que os cilindros permitem que os sistemas hidráulicos apliquem movimento linear e força sem engrenagens ou alavancas mecânicas, transferindo a pressão do fluido através de um pistão para o ponto de operação.
Cilindros hidráulicos funcionam tanto em aplicações industriais (prensas hidráulicas, guindastes, forjas, máquinas de embalagem) quanto em aplicações móveis (máquinas agrícolas, equipamentos de construção, equipamentos marítimos).
E, quando comparado com sistemas pneumáticos, mecânicos ou elétricos, os hidráulicos podem ser mais simples, mais duráveis e oferecer maior potência.
Por exemplo, uma bomba hidráulica tem cerca de dez vezes a densidade de potência de um motor elétrico de tamanho similar.
Cilindros hidráulicos também estão disponíveis em uma impressionante variedade de escalas para atender a uma ampla gama de necessidades de aplicação.
A seleção do cilindro certo para uma aplicação é fundamental para obter o máximo desempenho e confiabilidade. Isso significa levar em consideração vários parâmetros.
Felizmente, uma variedade de tipos de cilindros, técnicas de montagem e “regras práticas” estão disponíveis para ajudar.
Tipos de cilindro
As três configurações de cilindro mais comuns são os estilos de tirante, soldado e aríete.
Cilindros de tirantes usam tirantes de aço rosqueado de alta resistência, normalmente na parte externa da carcaça do cilindro, para fornecer estabilidade adicional.
Os soldados apresentam uma carcaça de cilindro soldado para serviço pesado com um cano soldado diretamente nas tampas das extremidades e não requerem tirantes.
Por exemplo, os de aríete são exatamente o que parecem – o cilindro empurra para frente usando uma pressão muito alta, são usados em aplicações pesadas e quase sempre empurram cargas em vez de puxar.
Para todos os tipos de cilindros, as medidas cruciais incluem curso, diâmetro do furo e diâmetro da haste.
Os comprimentos do curso variam de menos de uma polegada a vários pés ou mais. Os diâmetros do furo podem variar de uma polegada a mais de 24 polegadas, e os diâmetros da haste do pistão variam de 0,5 polegadas a mais de 20 polegadas.
Na prática, no entanto, a escolha do curso, furo e dimensões da haste pode ser limitada por fatores ambientais ou condições de projeto. Por exemplo, o espaço pode ser muito limitado para o comprimento ideal do curso.
Para cilindros de tirantes, aumentar o tamanho do furo também significa aumentar o número de tirantes necessários para manter a estabilidade.
Aumentar o diâmetro do furo ou da haste do pistão é uma maneira ideal de compensar cargas mais altas, mas as considerações de espaço podem não permitir isso, caso em que vários cilindros podem ser necessários.
Métodos de montagem do cilindro
Os métodos de montagem também desempenham um papel importante no desempenho do cilindro. Geralmente, montagens fixas na linha central do cilindro são melhores para transferência de força em linha reta e evitar desgaste.
Especificações principais
Condição de operação s—Os cilindros devem corresponder a uma aplicação específica em termos de quantidade de pressão (psi), força exercida, requisitos de espaço impostos pelo projeto da máquina e assim por diante. Mas conhecer os requisitos operacionais é apenas metade do desafio. Os cilindros também devem suportar altas temperaturas, umidade e até água salgada para sistemas hidráulicos marítimos.
Tipo de fluido — A maioria dos sistemas hidráulicos usa uma forma de óleo mineral, mas aplicações envolvendo fluidos sintéticos, como ésteres de fosfato, exigem vedações Viton. Mais uma vez, as vedações Buna-N podem não ser adequadas para lidar com a hidráulica de fluido sintético. O poliuretano também é incompatível com fluidos à base de água, como água glicol.
Vedações — Este é provavelmente o aspecto mais vulnerável de um sistema hidráulico. Vedações adequadas podem reduzir o atrito e o desgaste, prolongando a vida útil, enquanto o tipo errado de vedação pode levar a paralisações e problemas de manutenção.
Materiais do cilindro — O tipo de metal usado no cabeçote, base e mancal do cilindro pode fazer uma diferença significativa. A maioria dos cilindros usa bronze SAE 660 para rolamentos de haste e aço carbono de grau médio para cabeças e bases, o que é adequado para a maioria das aplicações. Mas materiais mais fortes, como ferro dúctil 65-45-12 para rolamentos de haste, podem fornecer uma vantagem de desempenho considerável para tarefas industriais difíceis.
Questões a considerar sobre os Cilindros hidráulicos:
Qual é a faixa de pressão máxima para a aplicação? Tenha em mente que as pressões podem variar muito dependendo do trabalho específico que o sistema está fazendo. Os cilindros são classificados para pressão nominal (padrão) e pressão de teste para levar em conta as variações. A pressão do sistema nunca deve exceder a pressão nominal de projeto do cilindro.
Empurrar ou puxar – ou ambos (dupla ação)? A resposta a esta pergunta pode exigir um cilindro especializado de dupla ação se o sistema hidráulico estiver fazendo “função dupla”. (Cilindros de ação simples estendem o pistão sob pressão hidráulica; cilindros de ação dupla estendem e retraem o pistão sob pressão.)
Que tonelagem de empurrar ou puxar é necessária? Sempre assuma que as cargas de pico exigirão força adicional. A regra geral é escolher um cilindro com uma classificação de tonelagem de 20% a mais do que o necessário para a carga.
Quanto suporte o pistão e o cilindro exigirão? Dependendo do comprimento do curso, um tubo de parada pode ser necessário para evitar desgaste excessivo e canivete. No entanto, um tubo de parada não impedirá a flexão da haste – uma haste de tamanho grande pode ser necessária, com base nos cálculos de Euler.
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