Un cilindro hidráulico puede tener el diámetro, la carrera y la fuerza teórica correctos y aun así no cumplir con los requisitos de producción de la máquina porque el flujo disponible no es suficiente para el movimiento objetivo. El resultado es familiar para los fabricantes de equipos: una elevación que tarda demasiado, un ciclo de empuje que no cumple con el tiempo de respuesta o una carrera de retorno que se comporta de manera diferente a la de extensión.
El primer cálculo de detección es sencillo. Una calculadora de velocidad del cilindro hidráulico puede relacionar el flujo de aceite con el área efectiva de la cámara, mientras que una estimación del tiempo de ciclo del cilindro hidráulico conecta la velocidad con la carrera. Pero la máquina real también agrega restricciones de válvulas, pérdidas de mangueras, cambios de presión, variación de carga, área del lado de la varilla, ajustes de control y desaceleración deliberada cerca del final del recorrido.
Esta guía explica la ruta de cálculo que un comprador OEM puede utilizar antes de solicitar una cotización de cilindro, bomba o unidad de potencia. Es intencionalmente una guía a nivel de sistema. Un cilindro no debe seleccionarse únicamente por la velocidad.
El orificio determina el área total del pistón utilizada durante la extensión cuando el aceite ingresa al extremo de la tapa. Para un pistón circular:
Un diámetro mayor necesita más volumen de aceite para moverse a la misma velocidad. Puede proporcionar más fuerza a una presión determinada, pero también aumenta el requisito de flujo para una velocidad objetivo.
Durante la retracción, la varilla ocupa parte del área del orificio. El área efectiva del lado de la varilla es:
La carrera determina la distancia que debe recorrer el pistón. También determina el volumen de aceite necesario para un movimiento de extensión o retracción. Una carrera larga puede crear una gran demanda de volumen y flujo incluso cuando la velocidad lineal objetivo parece modesta.
Utilizar el caudal que pueda llegar al cilindro durante el correspondiente movimiento de la máquina. El flujo indicado en la placa de identificación de la bomba no siempre es idéntico al flujo útil del cilindro. Las aberturas de las válvulas, el diámetro de las mangueras, los accesorios, los filtros, los controles de presión compensada, el uso compartido con otros actuadores y la velocidad del motor pueden cambiar el flujo disponible en el cilindro.
Para unidades consistentes, la relación de velocidad básica es:
v= Q ÷ A
La conversión de unidades debe realizarse correctamente. Si el área está en pulgadas cuadradas y el flujo en galones por minuto, convierta galones por minuto a pulgadas cúbicas por segundo antes de calcular las pulgadas por segundo. Un galón estadounidense contiene 231 pulgadas cúbicas, entonces:
En trabajo métrico, use metros cúbicos por segundo y metros cuadrados, o litros por minuto con una conversión correspondiente. No mezcle áreas en pulgadas con litros por minuto sin convertir las unidades primero.
t_controlincluye conmutación de válvulas, aceleración, desaceleración, permanencia, activación de carga y cualquier período de espera integrado en la secuencia de la máquina. No es seguro asumir que un ciclo completo equivale simplemente al doble del tiempo de extensión.
Supongamos que un cilindro de vástago único tiene:
Estos son valores de detección teóricos. El tiempo real de la máquina puede ser mayor debido a la variación del desplazamiento de la bomba, el control de la válvula, las pérdidas de presión, las condiciones de carga, las restricciones de las mangueras, la amortiguación, las fugas y la permanencia programada. El ejemplo no representa una clasificación ni un tiempo de ciclo garantizado para un producto HCIC.
Un cilindro de vástago único utiliza el área de paso total en un lado y el área anular en el otro. A igual flujo, el área más pequeña del lado de la varilla produce una velocidad teórica más alta. A igual presión, también produce una fuerza teórica menor que el lado de paso total.
Esta es la razón por la que los compradores de OEM deberían solicitar valores de extensión y retracción por separado en lugar de preguntar sólo por la "velocidad del cilindro".
Una válvula direccional puede medir las dos direcciones de manera diferente. Las válvulas de contrapeso, los controles de flujo, los circuitos de detección de carga, las restricciones de retorno y la contrapresión pueden cambiar el movimiento real. Un cálculo de la velocidad del cilindro debe identificar si el valor del flujo es el flujo de la bomba, el flujo de salida de la válvula o el flujo medido del puerto del cilindro.
Un varillaje de elevación puede moverse a través de diferentes ángulos mecánicos. Un compactador o eyector puede encontrar resistencia cambiante. Un agarrador puede acelerar, hacer contacto con el material y luego sujetar una carga. Estos eventos afectan la presión y pueden hacer que el sistema de control reduzca el flujo o entre en una condición operativa protegida.
Un cojín, una válvula de control de flujo o una rampa electrónica pueden reducir la velocidad cerca del final del recorrido. Esto puede proteger el cilindro y la máquina, pero significa que el tiempo promedio del ciclo no se calcula únicamente a partir de la velocidad media de carrera sin amortiguación. El diseñador debe separar el desplazamiento rápido, la desaceleración controlada y el tiempo de permanencia cuando un objetivo de tiempo de ciclo es importante.
Una revisión de tamaño útil se basa en los requisitos de la máquina:
1. Defina el movimiento requerido:Registre la carrera, el tiempo de extensión objetivo, el tiempo de retracción objetivo y el tiempo total del ciclo.
2. Calcule ambas áreas efectivas:Utilice el área del orificio para la dirección de paso total y el área anular para el lado de la varilla.
3. Calcular el flujo requerido:Reorganice v = Q ÷ A a Q = v × A, luego convierta el resultado al sistema de unidades seleccionado.
4. Verifique la fuerza en las mismas condiciones de operación:El flujo controla la velocidad; Presión y fuerza teórica de control de área efectiva.
5. Revise el servicio de la bomba:Confirme que la bomba pueda proporcionar el flujo requerido a la presión demandada por la carga.
6. Verificar funciones compartidas:Determine si otro actuador, válvula o función de enfriamiento utiliza el mismo flujo de bomba.
7. Revisar el tamaño de la línea:Las restricciones de mangueras y puertos pueden reducir el flujo disponible y aumentar la generación de calor.
8. Comportamiento de la válvula de retención y del amortiguador: Confirme que la válvula pueda medir el flujo requerido y que el cojín sea apropiado para la carga y la velocidad.
9. Medir el tiempo de ciclo real:Pruebe la extensión y retracción por separado bajo carga y temperatura representativas.
10. Confirmar el diseño final:Revise el cilindro, la HPU, la válvula, la manguera y la estructura como un solo sistema antes del lanzamiento.
Antes de solicitar una cotización, prepare respuestas a estas preguntas:
Estos detalles ayudan a separar un problema de cilindro de un problema de HPU, válvula, manguera, control o secuencia mecánica.
La bomba puede suministrar varias funciones y el flujo puede cambiar con la velocidad del motor o la lógica de control. Utilice el flujo disponible durante el movimiento real del cilindro.
La retracción utiliza un área diferente en un cilindro de vástago único. Un diseño que pasa el cálculo de extensión aún puede no cumplir con el requisito de tiempo de retorno.
La amortiguación y el control de rampa son parte del ciclo. Deben incluirse cuando el comprador tiene un objetivo estricto de tiempo de producción.
Un diámetro mayor puede aumentar la fuerza pero también aumenta el volumen de petróleo y la demanda de flujo. Si no se cambia la bomba, el cilindro puede moverse más lentamente.
Una fórmula teórica no tiene en cuenta cada caída de presión, cambio de carga o acción de control. Una decisión final sobre el tiempo del ciclo requiere pruebas o una revisión del fabricante basada en los datos completos de la máquina.
El cálculo de la velocidad del cilindro hidráulico y el tiempo del ciclo del cilindro hidráulico dependen de algo más que el flujo de la bomba. El área del orificio, el área del lado del vástago, la carrera, el comportamiento de la válvula, la condición de presión, las restricciones de la manguera, los cambios de carga y el control de final de carrera influyen en el resultado.
Para un comprador OEM, la solicitud más útil no es simplemente "cotizar un cilindro rápido". Proporcione los tiempos objetivo de extensión y retracción, el flujo disponible en el cilindro, la presión bajo carga, la carrera, la geometría de montaje y la secuencia de la máquina. Luego, HCIC puede revisar si el cilindro y la unidad de potencia hidráulica están siendo dimensionados como un sistema de movimiento completo.
HCIC, también conocida como Jinan Huachen Industrial Co., Ltd., desarrolla y fabrica cilindros hidráulicos, unidades de energía hidráulica y componentes hidráulicos relacionados para vehículos, manejo de residuos, equipos de construcción e industriales. La idoneidad final debe compararse con el diseño completo de la máquina y los requisitos de seguridad aplicables.
