Un cylindre hydraulique sur mesure doit faire plus que s’adapter à une machine. Il doit produire suffisamment de force, se déplacer sur toute la plage de fonctionnement, résister aux pics de pression et rester aligné sous charge. Si une partie de la spécification est incorrecte, le cylindre peut fuir, se courber, s’user trop vite ou ne pas déplacer la charge.

Par conséquent, une spécification claire est la première étape vers un cylindre fiable. Elle aide également le fabricant de cylindres hydrauliques sur mesure à sélectionner le bon tube, la bonne tige de piston, les joints, les orifices et les pièces de montage.

Ce guide explique les points principaux que vous devez définir avant de commander un cylindre hydraulique sur mesure ou OEM.

Commencez par l’application

Avant de choisir le diamètre intérieur ou la course, décrivez ce que le cylindre doit faire. Un fournisseur a besoin de comprendre la machine, pas seulement les dimensions du cylindre.

Commencez par ces questions:

· Le cylindre doit-il soulever, pousser, tirer, serrer, incliner ou diriger?

· Quelle est la charge normale?

· Quelle est la charge la plus élevée possible?

· La charge changera-t-elle pendant le mouvement?

· À quelle vitesse le cylindre doit-il s’étendre et se rétracter?

· Combien de cycles complétera-t-il chaque heure?

· Sera-t-il exposé à des chocs, des vibrations, de la poussière, du sel, de l’eau ou de la chaleur intense?

· Le cylindre est-il utilisé à l’intérieur ou à l’extérieur?

· Quel espace est disponible lorsque le cylindre est ouvert et fermé?

Par exemple, un cylindre utilisé sur une presse hydraulique a des besoins différents d’un cylindre utilisé sur une grue mobile. La presse peut nécessiter un montage à bride rigide et une force lente et contrôlée. En revanche, une grue peut nécessiter un montage pivotant qui suit le mouvement de la flèche.

Une description claire de l’application permet au fabricant de concevoir un cylindre hydraulique en fonction des conditions de travail réelles.

Calculer le diamètre intérieur du cylindre requis

Le diamètre intérieur du cylindre est le diamètre interne du tube. Il contrôle la surface du piston et, par conséquent, la force que le cylindre peut produire.

La formule de base est:

Force = Pression × Surface du piston

Pour la force d’extension, utilisez la surface complète du piston. Pour la force de rétraction, soustrayez la surface de la tige de piston car la tige occupe une partie de la surface de travail.

Cependant, la force théorique n’est pas la même que la force disponible sur la machine. Le frottement, la perte de pression, la résistance des joints et les changements d’angle de charge peuvent réduire la puissance finale. Par conséquent, incluez une marge de conception appropriée.

À titre d’exemple simple, supposons qu’une machine nécessite une force de poussée de 100 kN et que la pression de travail est de 20 MPa. La surface théorique du piston est:

100 000 N ÷ 20 000 000 Pa = 0,005 m²

Cela correspond à un diamètre intérieur d’environ 80 mm. Cependant, un diamètre intérieur de 80 mm laisse peu de marge pour les pertes de pression ou les charges supplémentaires. Par conséquent, la conception finale peut utiliser un diamètre intérieur standard plus grand après vérification du système complet par le fabricant.

Un cylindre hydraulique robuste a souvent besoin d’une marge de sécurité plus large car il peut être confronté à des charges d’impact, à des sols inégaux ou à des changements de pression soudains.

Lors de la spécification du diamètre intérieur, fournissez:

· Force d’extension requise

· Force de rétraction requise

· Pression de travail normale

· Pression maximale du système

· Perte de pression attendue

· Marge de sécurité souhaitée

Ne choisissez pas un diamètre intérieur uniquement sur la base de la pression nominale de la pompe. Utilisez plutôt la pression qui atteint le cylindre pendant le travail normal.

Définir la longueur de course correcte

La course est la distance que parcourt la tige de piston de la position complètement fermée à la position complètement ouverte. Elle doit couvrir le déplacement de travail complet sans forcer le cylindre contre ses butées internes.

Tout d’abord, mesurez le déplacement requis aux points de montage du cylindre. N’utilisez pas le déplacement du godet, de la plate-forme, de la lame ou du bras de la machine comme course du cylindre. Les liaisons peuvent modifier le rapport de déplacement.

Ensuite, vérifiez les deux dimensions d’installation:

· Longueur rétractée, souvent appelée longueur fermée

· Longueur étendue, souvent appelée longueur ouverte

L’espace devient plus important lors de la spécification d’un cylindre hydraulique à longue course. À mesure que la course augmente, la tige de piston est plus susceptible de se courber ou de fléchir sous une charge de poussée. Les cylindres longs peuvent également nécessiter plus de support de guidage.

Les solutions possibles incluent:

· Un diamètre de tige de piston plus grand

· Un tube de butée pour augmenter la distance entre les paliers

· Des matériaux de tige et de tube plus résistants

· Une position de montage différente

· Des guides externes pour la charge mobile

· Une conception télescopique lorsque l’espace fermé est limité

Le cylindre doit déplacer la charge, mais il ne doit pas servir de rail de guidage principal de la machine. Les guides externes doivent contrôler le mouvement latéral whenever possible.

Sélectionner la pression de travail et de test

La pression de travail est la pression que le cylindre supporte pendant l’utilisation normale. La pression maximale est la pression à court terme la plus élevée qui peut se produire. La pression de test est utilisée lors de l’inspection pour confirmer la résistance et l’étanchéité du cylindre fini.

Ces valeurs ne doivent pas être considérées comme identiques.

Pour chaque projet, fournissez:

· Pression de travail normale

· Pic de pression

· Réglage de la vanne de sûreté hydraulique

· Pics de pression attendus

· Pression de test requise

· Taux de cycle et temps de fonctionnement

Les pics de pression peuvent se produire lorsqu’une charge s’arrête rapidement, qu’une vanne se ferme ou qu’une machine heurte un obstacle. Bien que ces pics puissent durer seulement un court instant, ils peuvent endommager les joints, les orifices, les soudures et les montages du cylindre.

La gamme de cylindres SB-Y1 de Shellppon, par exemple, supporte des pressions de travail de 16 à 25 MPa avec des options de diamètre intérieur, de course et de montage sur mesure. Pour des charges plus importantes, Shellppon a également fourni des cylindres de 35 MPa pour un projet de levage majeur dans un port.

La bonne classification de pression doit couvrir à la fois le travail stable et les chocs à court terme. Par conséquent, discutez du circuit hydraulique complet avec le fabricant plutôt que de donner seulement la pression de la pompe.

Dimensionner la tige de piston pour la charge et la stabilité

La tige de piston transmet la force du piston à la machine. Son diamètre affecte la force de rétraction, la résistance, la résistance au fléchissement et la durée de vie des joints.

Une tige sous tension est principalement limitée par la résistance du matériau. Cependant, une tige sous compression peut fléchir avant que le matériau n’atteigne sa pleine résistance. Ce risque augmente avec:

· Une course plus longue

· Un diamètre de tige plus petit

· Une force de poussée plus élevée

· Montage pivotant

· Mauvais alignement

· Charge latérale

· Longue distance entre les points de support

Pour cette raison, un cylindre hydraulique à longue course a souvent besoin d’une tige plus large qu’un cylindre court avec le même diamètre intérieur et la même pression.

La surface de la tige est également importante. Le placage chrome dur est largement utilisé car il fournit une surface lisse et résistante à l’usure pour le joint de tige. Cependant, les applications marines, minières et chimiques peuvent nécessiter une protection contre la corrosion supplémentaire ou de l’acier inoxydable.

Demandez au fabricant de vérifier le fléchissement de la tige, la charge sur les paliers, la finition de surface, la dureté et la résistance à la corrosion dans le cadre de la conception du cylindre hydraulique.

Choisir le bon style de montage

Le montage du cylindre contrôle la transmission de la force au châssis de la machine. Un montage incorrect peut créer une charge latérale, courber la tige ou mettre sous tension le tube du cylindre.

Les options de montage courantes incluent:

· Montage à bride: Adapté aux presses et aux machines fixes avec des charges axiales rectilignes.

· Montage à pied: Fournit un support rigide pour l’équipement industriel et les unités de puissance hydraulique.

· Montage à oeil: Permet au cylindre de pivoter lorsque la liaison de la machine se déplace.

· Montage à tourillon: Soutient les charges pivotantes lourdes autour d’un point fixe.

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