El método de montaje puede mejorar significativamente el rendimiento de los cilindros hidráulicos y neumáticos

Los cilindros neumáticos e hidráulicos correctamente aplicados proporcionan un excelente rendimiento de actuación lineal en una variedad de aplicaciones. Sin embargo, si no se aplica correctamente, en un corto período de tiempo un cilindro puede destruirse no solo a sí mismo, sino también al equipo en el que está instalado.

En un mundo perfecto, el cilindro estaría perfectamente alineado con su carga, pero este no suele ser el caso. Con mucho, la causa principal de la falla prematura del cilindro es la carga lateral que se aleja de la línea central del cilindro, lo que desgasta los cojinetes y los sellos. Sin embargo, al seleccionar el cilindro correcto e instalarlo correctamente, tales fallas pueden minimizarse. Los diseñadores a menudo pasan por alto pasos simples pero importantes, como especificar el mejor ajuste para el cilindro y su instalación.

Los métodos de instalación del cilindro se dividen en tres categorías. Aquí hay una mirada más cercana a cada uno.

Montaje en línea central
La mejor forma de sostener un cilindro es a lo largo de su línea central. Siempre que sea posible, utilice soportes fijos que absorban las fuerzas a lo largo de la línea central del cilindro, incluidos los tirantes de extensión, las orejetas de la línea central y los soportes de brida.

Los soportes de barra de acoplamiento extendidos están disponibles para el extremo de la barra o la tapa del cilindro. Debido a que son simétricos, cualquier empuje o tensión en el vástago del pistón se distribuye uniformemente alrededor de la línea central del cilindro. La varilla está diseñada para soportar la clasificación de presión interna máxima, por lo que esta instalación puede soportar el empuje o la tensión a la presión nominal máxima. Aunque se considera uno de los mejores métodos de instalación, los diseñadores a menudo pasan por alto las instalaciones extendidas de tirantes.

El soporte de orejeta de la línea central es otro soporte fijo. Las orejetas de montaje mantienen el cilindro en su lugar, mientras que la fricción entre la parte inferior de la orejeta y la superficie de la máquina sobre la que se asienta evita el movimiento lateral del cilindro. Cuando se usa bajo alta presión o se somete a cargas de impacto, las orejetas deben fijarse a la superficie de la máquina. Para cargas de empuje, coloque dos orejetas en el extremo de la tapa. Para cargas de tracción, fije dos orejetas a los extremos de la barra. Nunca fije los extremos juntos.

Montaje con brida
Los montajes de brida también se consideran montajes de línea central fija y son uno de los mejores montajes para aplicaciones de transferencia de fuerza lineal. Los tres estilos de montaje de brida para cada extremo del cilindro son cabeza (extremo de varilla) o brida rectangular de tapa, brida cuadrada de cabeza o tapa y cabeza o tapa rectangular. La selección de la sección de brida adecuada depende de si la fuerza dominante ejercida por la carga tensará el vástago del pistón en compresión (empuje) o tensión (tracción). Se recomienda el empuje (empuje) para utilizar el método de instalación de la brida de la cubierta final;Se recomienda el montaje con brida en el extremo del vástago para tensión (tracción).

Los montajes de brida funcionan mejor cuando la superficie de montaje está unida a un miembro de soporte de la máquina. Esto es importante cuando se utilizan bridas de cabeza rectangular bajo tensión. Evita la flexión o tensión de flexión en la brida. Ocasionalmente, una aplicación puede requerir un montaje de brida de cabeza para cargas de empuje. En términos generales, una culata o una brida rectangular de la tapa soportarán cualquier fuerza generada por el actuador. Para los cilindros hidráulicos, los montajes de brida soportarán la presión nominal, pero se debe tener cuidado de no montar el cilindro hidráulico de manera que los pernos de montaje no estén sujetos a toda la fuerza del cilindro. Los montajes de brida rectangular de cabeza y cubierta generalmente tienen una clasificación inferior a la clasificación nominal porque las fuerzas de flexión en la forma rectangular pueden dañar las bridas.

soporte de pivote

Los montajes de pivote también absorben fuerzas en su línea central para aplicaciones en las que los componentes dinámicos de la máquina se desplazan a lo largo de trayectorias curvas. Los dos tipos básicos son los soportes de horquilla y muñón. Ambos están disponibles para aplicaciones de tracción (pull) o empuje (empuje) a presión nominal completa, excepto para aplicaciones de empuje de carrera larga donde la fuerza de la varilla es el factor limitante.

El soporte de horquilla se puede unir a la cubierta o se puede quitar. Proporcionan un punto de pivote para montar el cilindro, por lo que se requiere un pasador de pivote de diámetro suficiente para soportar la carga de corte máxima de la aplicación. Los soportes de horquilla se pueden usar con la línea central del cilindro vertical, horizontal o en cualquier ángulo intermedio.

En aplicaciones de empuje de carrera larga, puede ser necesario sobredimensionar el vástago del pistón para evitar que se doble, agregar un tubo de tope o ambos. Estos pasos minimizan las cargas laterales en el prensaestopas y los cojinetes del pistón para evitar la acción de la biela completamente extendida.(Se instala un tubo de tope alrededor del vástago del pistón cerca del pistón. Extiende la distancia entre el pistón y el prensaestopas para reducir las cargas de los cojinetes cuando el cilindro está completamente extendido).

Si el vástago del pistón se desplaza en más de un plano, la desalineación puede provocar el desgaste del casquillo y los cojinetes del pistón. Para tales aplicaciones, considere el montaje de rodamientos esféricos. Este tipo de instalación permite hasta 3° de desalineación. También se debe instalar un ojo de biela de rodamiento de bolas en el extremo de la biela.

La fuerza de empuje (empuje) o tracción (tracción) que un cilindro montado en pivote transmite a la carga se ve afectada por el ángulo y la longitud del brazo de palanca que opera, como se muestra en el diagrama de montaje en pivote. Una forma rápida de calcular el empuje efectivo T a partir del empuje del cilindro F es: T = FsinA.

Un cilindro de montaje en horquilla se usa típicamente con una horquilla o muñón de extremo de barra. La línea central del pasador de pivote de la varilla debe estar en el mismo eje que la línea central del pasador de pivote en el cilindro. El diámetro del pasador de pivote de la barra también debe ser al menos igual al diámetro del pasador de pivote del cilindro. Por último, asegúrese de que la línea central del pasador de pivote del cilindro de montaje de la horquilla gire en paralelo al eje de la horquilla del eslabón o del pasador de pivote del muñón.

Soporte de muñón
Los soportes de muñón también son soportes de pivote. Los tres estilos son: cabeza, tapa y muñón fijo medio. Los tres están disponibles tanto para empuje (empuje) como para tracción (tracción) a la presión nominal máxima, excepto cuando los cilindros de empuje de carrera larga estén limitados por la fuerza de la columna de varillas. Los pasadores de muñón solo están diseñados para cargas de corte y, por lo tanto, no deben someterse a tensión de flexión. La carcasa debe montarse rígidamente al menos tanto como el pasador del muñón para reducir la tensión de flexión. El cojinete de soporte debe colocarse lo más cerca posible de la superficie del hombro del muñón. Los soportes de muñón del extremo de la tapa se utilizan en aplicaciones similares a los soportes de horquilla fija.

Los soportes de muñón del extremo de la cabeza o del vástago a menudo se pueden especificar con vástagos de pistón de menor diámetro que los cilindros con pivotes en la tapa o en el medio. En soportes de muñón de cabeza de recorrido largo, el diseñador debe considerar el peso que sobresale en el extremo de la cabeza del cilindro. Una regla general: limite la carrera a cinco veces el diámetro interior y mantenga la velocidad del vástago del pistón por debajo de 35 pies/min.

Los soportes de muñón fijos intermedios generalmente se consideran los mejores de este tipo de soporte. Este muñón se puede colocar para equilibrar el peso del cilindro, o en algún punto entre la cabeza y la tapa para adaptarse a la aplicación.

montaje lateral

Los montajes fijos que no absorben fuerzas en la línea central del cilindro incluyen un tercer conjunto de montajes a considerar. Incluyen orejetas laterales, roscas laterales, orejetas de extremo y montajes de ángulo de extremo. Los cilindros de este grupo están montados en un lado o borde de la culata y la tapa de cilindros, por lo que el plano de montaje no pasa por la línea central del cilindro.

Por esta razón, los cilindros de montaje lateral generan un momento de giro cuando el cilindro aplica una fuerza a la carga. Si el cilindro no está bien asentado en la máquina, este momento de giro cargará lateralmente el prensaestopas y el pistón. Los cilindros de gran diámetro y carrera corta tienden a balancearse sobre sus monturas, especialmente las monturas laterales, de orejeta y de esquina. Una regla general para evitar estas condiciones de carga lateral es elegir una longitud de carrera al menos igual a 1,5 veces el diámetro interior.

De todos los estilos de montaje lateral, las orejetas laterales son las más confiables porque las orejetas de montaje están soldadas a la cabeza y la tapa, formando una unidad de una sola pieza en cada extremo. Los montajes roscados laterales son populares en aplicaciones donde los cilindros deben encajar uno al lado del otro en espacios reducidos con una distancia mínima de centro a centro. Otro montaje lateral angosto es el montaje de orejetas, donde las orejetas se enroscan a la barra de acoplamiento. Por lo tanto, las orejetas de los extremos mantienen unido el cilindro y sirven como dispositivo de montaje. Debido a la tensión compuesta en las orejetas, este tipo de montaje solo debe usarse para aplicaciones de trabajo ligero.

Además, considere el diseño del marco utilizado para soportar estos cilindros, ya que a menudo se requieren miembros más fuertes para resistir los momentos de flexión bajo cargas pesadas y condiciones de alto impacto. Los cilindros de montaje lateral deben tener chavetas o pasadores en su lugar para evitar que se muevan. Se pueden pedir llaves de corte o llaves de empuje para la mayoría de los cilindros de este grupo. Obviamente, se debe fresar un chavetero en la pieza de la máquina para usar esta base. Las chavetas y los chaveteros proporcionan una alineación precisa y soportan cargas de corte.

Los montajes de orejetas laterales aceptan pasadores para asegurar los cilindros a los componentes de la máquina. Asegure ambos lados del soporte, pero no los extremos. Los cambios de presión y temperatura durante el funcionamiento pueden provocar ligeros cambios en la longitud del cilindro. Por lo tanto, debe poder expandirse y contraerse libremente.

Instale el pasador después de que el cilindro esté correctamente alineado. Encuentra llaves o pasadores para aprovechar la elasticidad del cilindro. Para cargas de choque de tracción, ubique la llave o el pasador en el extremo de la barra. Para cargas de choque en empuje, ubique la llave o el pasador en el extremo de la culata de cilindros.

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