Comece pela força e pela pressão
A força do cilindro segue F = P x A, onde P é a pressão do sistema e A a área efetiva do pistão. Um diâmetro Ø100 mm a 200 bar entrega cerca de 157 kN de empuxo, cerca de 16 toneladas. A força de tração é sempre menor, porque a seção da haste é subtraída da área efetiva. Fixe primeiro a força necessária e a pressão disponível; todas as demais dimensões derivam delas.
Escolher o diâmetro a partir de força e pressão
Com força e pressão definidas, o diâmetro é a primeira dimensão a calcular: escolha o menor diâmetro padrão cuja área entrega a força exigida na pressão de trabalho. A HPS fabrica diâmetros de Ø25 a Ø320 mm. Se o valor calculado cair entre duas medidas padrão, arredonde para cima para manter margem de força. Um diâmetro maior também reduz a pressão necessária para a mesma força, o que facilita a seleção de bomba e válvulas.
Escolher a haste: tração e flambagem
O diâmetro da haste, de Ø15 a Ø250 mm na HPS, é definido por duas verificações. Primeiro a tração: a seção da haste é subtraída da área do pistão, então uma haste mais grossa reduz a capacidade de puxar. Segundo a flambagem: cilindros longos carregados em empuxo são verificados pela análise de Euler, com carga crítica Pcr = pi^2 x E x I / Lk^2, onde o comprimento livre de flambagem Lk depende da configuração de montagem. Se a flambagem for determinante, os remédios são haste mais grossa, diâmetro maior, stop tube ou outra montagem. As hastes HPS são de CK45 ou 42CrMo4, cromadas duras com cerca de 30 um e testadas em névoa salina (NSS).
Limites de curso: quando o curso comanda o projeto
A HPS fabrica cilindros industriais com cursos de até 7.000 mm, sujeitos à análise de flambagem. Quando o curso necessário excede o comprimento de instalação disponível, um cilindro telescópico com vários estágios encaixados alcança até 12.600 mm. O telescópico estende primeiro o estágio maior; a cada estágio a área efetiva cai, então com vazão constante a velocidade sobe e a força cai. As aplicações típicas são basculantes, veículos de coleta de lixo e plataformas móveis com comprimento fechado limitado e curso longo necessário. Em cursos muito longos é o curso, não a força, que comanda todo o projeto.
Classe de pressão e teste a 1,5x
Os cilindros HPS são projetados para pressões de trabalho de 200 a 250 bar. Cada cilindro é testado na fábrica a 1,5 vez a pressão nominal conforme a ISO 10100; com 250 bar nominais, isso significa teste a 375 bar. O procedimento de aceitação inclui verificação de vazamentos internos e externos, funcionamento em curso completo e verificação de deriva (retenção de carga) na bancada de testes. O certificado de teste de pressão está disponível sob solicitação. Para alta pressão, as dimensões seguem as séries ISO 6020-2 e ISO 6022.
Pórticos e velocidade a partir da vazão
A velocidade do cilindro é a vazão dividida pela área efetiva: com uma vazão de bomba dada, um diâmetro maior se move mais devagar e um menor mais rápido. Dimensione os pórticos para que a vazão necessária passe sem velocidade de fluxo excessiva e verifique os dois sentidos; o lado da haste tem área anular menor, então na mesma vazão a velocidade é maior. O configurador online no site da HPS calcula ao vivo força, flambagem, vedações e pórticos, permitindo verificar velocidade e pórticos antes de pedir cotação.
O que enviar à HPS para uma cotação
Uma solicitação completa permite que a engenharia da HPS responda rápido. Informe a força necessária ou o diâmetro, a pressão de trabalho, o curso, o diâmetro da haste se conhecido, a configuração de montagem (designação ISO 6099 ou NFPA T3.6.7R), a temperatura de operação, o fluido e as condições de uso previstas. Indique os requisitos de vedação: NBR é padrão até cerca de 90 C, HNBR até cerca de 120 C, FKM para alta temperatura e fluidos agressivos, PU para desgaste severo, PTFE para baixo atrito; a seleção final é verificada pela engenharia. Certificados de material EN 10204 3.1 estão disponíveis sob solicitação. O configurador online gera o mesmo conjunto de parâmetros com cálculos ao vivo de força, flambagem, vedações e pórticos; a HPS exporta de sua planta de 20.000 m2 em Konya para mais de 35 países nos termos EXW, FCA, CIP, CIF ou DAP.
- Flambagem de Euler em cilindros hidráulicos: quando o curso longo define o projeto →
- Estágios de cilindros telescópicos: como são projetados os cilindros multiestágio →
- Teste de pressão de cilindros hidráulicos: o teste de aceitação de fábrica a 1,5 vez a pressão nominal →
- Cilindro de simples efeito, duplo efeito ou telescópico: guia para escolher o tipo certo →
- Diagnóstico de falhas em cilindros hidráulicos: deriva, vazamento externo, ruído e operação lenta →