evitar el rebote

La mayoría de los fabricantes de cilindros han desarrollado varios métodos para mejorar el funcionamiento de sus cilindros. Los objetivos principales de las mejoras son reducir la velocidad, reducir la vibración (causada por el rebote de metal a metal) y reducir el ruido causado por la vibración.

amortiguación al final de la carrera

Uno de los principales objetivos del funcionamiento del cilindro es desacelerar el vástago del pistón del cilindro al final de la carrera. Hay dos campos diferentes cuando se trata de reducir la velocidad. El primero involucra un mecanismo fuera del bloque de cilindros, llamado amortiguación externa. La amortiguación externa utiliza un mecanismo de tipo amortiguador para ayudar a reducir la velocidad de la carga. La desventaja de la amortiguación externa es que aumenta la huella del cilindro, agrega peso e involucra piezas móviles adicionales.

El segundo mecanismo se llama almacenamiento en búfer interno. Esto incorpora el diseño del interior del cilindro, por lo que opera dentro de la huella del cilindro y tiende a funcionar de manera más simple.

Primero, es necesario comprender por qué necesitamos desacelerar el pistón y qué sucede cuando el pistón no desacelera lo suficiente al final de su carrera.

La importancia de reducir la velocidad

Los cilindros de diseño tradicional tienen pistones de metal y tapas de metal en los extremos. El pistón debe reducir la velocidad cuando llega al final de su carrera para evitar el contacto del metal duro con la tapa del extremo. El contacto metal con metal ocurre de tres maneras:

  • desgaste de la superficie de contacto
  • Vibración o rebote causado por superficies que rebotan entre sí, y
  • Ruido, producto de la vibración.

El desgaste es algo que siempre queremos evitar. Habrá algo de ruido en cualquier dispositivo móvil, pero se debe minimizar el desgaste de los componentes. La vibración o el rebote al final de la carrera significa que el pistón realmente no se ha detenido;Todavía se está moviendo. Según la gravedad del contacto, el pistón puede rebotar (vibrar) de 3 a 4 veces. El ruido es el resultado de esta vibración. En el lugar de trabajo, este ruido es molesto en el mejor de los casos. En el peor de los casos, el ruido puede crear un ambiente desagradable y peligroso, especialmente cuando excede los requisitos de OSHA.

desaceleración regular

A medida que el pistón se acerca al final de su carrera, debe desacelerar antes de llegar al final de su carrera. El método de desaceleración más aceptado es la amortiguación de aire. La amortiguación de aire es el resultado de la entrada del vástago del pistón en la tapa del extremo del cilindro. El aire en la tapa se aprieta o comprime, provocando una fuerza negativa en el pistón.

Los cilindros tradicionales dependen 100 % de un colchón de aire no lineal para reducir la carga al comprimir un volumen controlado de gas en el cilindro al final de la carrera. La velocidad constante se logra controlando el flujo de gas de escape expulsado del cilindro a medida que pasa por la carrera. Este gas de escape sale libremente del cilindro a través del centro de la tapa del extremo, aguas abajo del dispositivo de control de flujo. A medida que el cilindro se acerca al final de la carrera, las lanzas de amortiguación del manguito entran en el sello de amortiguación, eliminando una ruta de escape de flujo libre. El volumen controlado ahora se reduce sin una ruta de escape y el gas se comprime. Luego, el gas de escape se dosifica a través de la aguja del amortiguador para obtener el rendimiento del amortiguador requerido.

fórmula de desaceleración

Para desacelerar el cilindro, se debe generar una fuerza negativa.

F – fuerza de fricción = ma

El propósito es desacelerar el cilindro a una velocidad muy baja antes de las colisiones de metal con metal al final de la carrera, o absorber el impulso del cilindro antes de disipar la energía de las colisiones de metal con metal al final de la carrera.

Un colchón de aire típico proporciona una contrapresión elevada, creando un componente de fuerza negativa para reducir la velocidad de la carga. Por lo general, el actuador logra una velocidad constante logrando un equilibrio entre la fuerza motriz neta y la fuerza de fricción antes de que el cilindro alcance el colchón de aire.

F——Fuerza de fricción=ma=0

La contrapresión elevada se logra comprimiendo un volumen controlado de aire en esta cámara cuando el cilindro entra en el cojín. Esta contrapresión elevada proporciona un componente de fuerza negativa para reducir la velocidad de la carga.

(-F) — fuerza de fricción = ma

En nuestra vida diaria, disminuimos la velocidad todos los días para evitar el contacto duro y también medimos las desaceleraciones. Imagine llevar su vehículo a un espacio de estacionamiento. Cuando se acerca al bordillo, reduce la velocidad para evitar un contacto fuerte. Usas el freno de pie para medir cuánto disminuyes la velocidad. Si no eres lo suficientemente lento, hay un contacto fuerte. Si su desaceleración es lenta, llevará mucho tiempo detener su vehículo. Es todo un intercambio. Una desaceleración insuficiente significa estacionamiento difícil;Demasiada desaceleración significa que lleva mucho tiempo detenerse.

Cojín de aire ajustable

Para controlar o medir la cantidad de aire liberado durante la fase de compresión al final de la carrera, se utiliza un cojín ajustable (ver ilustración en la página 46). Por lo general, consiste en un tornillo de aguja roscado que se ajusta en un orificio en la tapa del extremo del cilindro. Al ajustar el tornillo más adentro del orificio, puede reducir la cantidad de aire que puede escapar en un momento dado. La desaceleración de la descarga de aire crea una contrapresión que desacelera el pistón a medida que ingresa a la tapa del extremo. Cuanto más lento sea el escape, más brusca será la desaceleración.

Los objetivos de la desaceleración del cilindro son:

  • Evite el contacto potencialmente dañino de metal con metal
  • para reducir la vibración y
  • para reducir el ruido.

Con cojines ajustables, se pueden lograr los tres objetivos… hasta cierto punto.

Un diseñador podría estar inclinado a decir: «Simplemente aumente el tiempo que lleva desacelerar el pistón hasta que evitemos un contacto fuerte, lo que elimina el rebote, e introduzca el pistón tan lentamente que no escuchemos ningún contacto». Si bien esto funcionará, ¿cuánto tiempo tomará?Se necesita más tiempo para desacelerar y detener el pistón, lo que resulta en un aumento dramático en el tiempo del ciclo, lo que resultará en una menor eficiencia y ganancias.

Redefine el cojín

¿Cuál es la mejor manera de evitar el contacto duro (que provoca desgaste, rebote y ruido) al tiempo que garantiza tiempos de ciclo razonables?Al rediseñar el sello del tope y su conexión con el pistón, no solo se puede resolver el problema de desaceleración, sino que el sello del tope rediseñado puede proporcionar beneficios adicionales para la operación del cilindro.

Los sellos de amortiguación que se extienden más allá de la superficie del pistón han demostrado ser muy efectivos para desacelerar el cilindro y mejorar su rendimiento. A medida que el pistón se acerca al final de su carrera, el sello de goma hace contacto con la culata del cilindro en lugar de la cara metálica del pistón. Se evita el contacto de metal duro con metal. Esto elimina el desgaste por contacto de metal a metal, extendiendo la vida útil del cilindro.

¿Qué pasa con las vibraciones causadas por rebotes?Estos sellos alargados generalmente consisten en caucho de nitrilo presionado en ranuras maquinadas en el pistón, absorbiendo el 80% de la energía cuando el cilindro completa su carrera. Esto reduce el rebote aerodinámico, una vibración de choque de final de carrera de alta amplitud y alta frecuencia que puede dañar el cilindro y el equipo circundante. Eliminarlo puede prolongar la vida útil del dispositivo.

tasa de ciclo más alta

Además de reducir el ruido causado por la vibración, existen otros beneficios: dado que el sello absorbe el 80 % de la energía, el orificio de amortiguación requerido puede ser mucho más grande, lo que permite que el cilindro1/4 tiempo para cilindros de inercia tradicionales. Además, el pistón del sello extendido acelera fuera del cojín a mayor velocidad.

Esto es conseguido en dos formas. En primer lugar, el orificio de la amortiguación de aire puede ser mucho más grande para lograr el rendimiento de fin de carrera deseado, y este orificio más grande proporciona un orificio de descarga más grande para permitir que el aire entre en el cilindro a un ritmo más rápido a medida que sale de la amortiguación de aire. Segundo, el sello actúa como un resorte de compresión y proporciona una fuerza inicial equivalente a 80 psi para empujar o acelerar el movimiento del cilindro.

Esto reduce el tiempo de almacenamiento en búfer en aproximadamente un 75%.

Este artículo está adaptado del libro blanco «Mejorando la reducción de cilindros» publicado por Norgren, Littleton, Colorado. haga clic aquí Descargue una copia.

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