Guia Completo Sobre Cilindros Hidráulicos: Como Funcionam e Onde São Aplicados?

Se você precisa de soluções hidráulicas de acordo com os padrões para o seu projeto, a Zermatt Comercial se oferece para fabricar cilindros hidráulicos confiáveis ​​e padronizados com a garantia de trabalhar com componentes de alta qualidade. Os nossos profissionais trabalham sempre nos cilindros hidráulicos standard Zermatt Comercial com as máximas garantias e dentro dos prazos definidos para ir ao encontro das suas necessidades.
Produzimos cilindros da ISO 6020/1 sem tirantes e disponíveis nos diâmetros de 25mm a 320mm, com pressão de até 160 bar. Temos cilindros disponíveis com haste normal ou reforçada e com vedações padrão, de alta temperatura ou de baixo atrito. Trabalhamos com cilindros da, ISO 6020/2 nos diâmetros de 25mm a 200mm, com pressão de até 160 bar. Selecione se você estiver procurando por cilindros compactos com haste normal ou reforçada. Também podemos oferecer cilindros ISO 3320/2 para aplicações leves, em diâmetros de 25 mm a 320 mm e com pressão de até 160 bar.

PERGUNTAS FREQUENTES SOBRE CILINDROS HIDRÁULICOS

1 - O QUE É UM CILINDRO HIDRÁULICO?
2 - COMO É O INTERIOR DE UM CILINDRO HIDRÁULICO?
4 - COMO FUNCIONA UM CILINDRO HIDRÁULICO?
5 - COMO INSTALAR UM CILINDRO HIDRÁULICO?
6 - APLICAÇÕES
7 - QUAL A MANUTENÇÃO QUE UM CILINDRO HIDRÁULICO PRECISA?
8 - COMO ESCOLHO O CILINDRO HIDRÁULICO MAIS ADEQUADO?
9 - IMPORTÂNCIA DO ÓLEO EM UM CILINDRO HIDRÁULICO
10 - QUANDO DEVO USAR UM CILINDRO HIDRÁULICO E QUANDO DEVO USAR UM CILINDRO PNEUMÁTICO?

1 - O QUE É UM CILINDRO HIDRÁULICO?

Um cilindro hidráulico é um sistema que transforma a energia de um fluido hidráulico pressurizado em movimento linear. Para realizar essa transformação, o cilindro hidráulico utiliza um pistão hidráulico que se move para cima e para baixo dentro de uma carcaça, transferindo a pressão do fluido hidráulico para uma haste do pistão, que é o elemento que transmite a força mecânica. O cilindro hidráulico também possui tampas de vedação e vedações que garantem sua estanqueidade.

2 - COMO É O INTERIOR DE UM CILINDRO HIDRÁULICO?

Os cilindros hidráulicos Zermatt Comercial são fabricados basicamente em aço F-1140, embora outros materiais e acabamentos estejam disponíveis, dependendo da necessidade do cliente. A próxima seção mostra os elementos que compõem um cilindro hidráulico, neste caso a ISO 6020/2 .

1. Limpador
2. Vedação da haste do pistão
3. Anel guia da haste do pistão
4. Faixa guia da haste do pistão
5. Vedação do pistão
6. Anel-O
7. Vedação anti-extrusão
8. Anel-O
9. Vedação anti-extrusão
10. Anel-O
11. Vedação anti-extrusão
12. Limpador
13. Vedação da haste do pistão (baixo atrito)
14. Banda guia pistão-pistão (baixo atrito)
15. Vedação do pistão
16. Banda guia pistão-pistão (baixo atrito)
17. Anel-O

3 - TIPOS DE CILINDRO HIDRÁULICO

Existe uma grande variedade de cilindros hidráulicos disponíveis, seja pela sua aplicação específica ou pelas diferentes normas que devem atender.

Na Zermatt Comercial, dispomos de cilindros hidráulicos que cumprem os requisitos das normas ISO 6020/1 , ISO 6020/2 ou ISO 3320 , compatíveis com diversos fabricantes e cilindros hidráulicos, consoante as diferentes aplicações: balde, direcção, suspensão, elevação, etc.

Além disso, dependendo de suas características, também existem cilindros hidráulicos de simples ação, dupla ação, haste dupla, telescópicos, redondos, tirantes… sem esquecer cilindros hidráulicos especiais ou personalizados que podem atingir pressões de até 300 bar , com pressões de até 400 bar.

Cilindros de ação simples

Os cilindros de ação simples diferem de outros cilindros porque possuem apenas uma entrada de fluido e geram movimento linear comprimido em uma única direção. Essa direção pode ser a entrada ou a saída da haste do pistão, e o retorno geralmente é feito com uma mola ou com o peso do próprio sistema, entre outros.

Cilindros de dupla ação

Os cilindros de dupla ação são diferentes dos cilindros de simples ação, pois possuem duas entradas para o fluido e podem gerar movimento em ambas as direções. Nesse tipo de cilindro, a força gerada em cada direção é menor, pois a superfície em contato com o fluido é menor na câmara do alojamento da haste do que na outra câmara.

Cilindros de haste dupla

Os cilindros de haste dupla podem ser de ação simples ou dupla, mas neste caso, eles terão duas hastes com suas duas respectivas tampas guia. Nesse tipo de cilindro, a força aplicada em ambas as câmaras seria a mesma.

Cilindros hidráulicos telescópicos

Os cilindros hidráulicos telescópicos têm a vantagem de alcançar longos percursos ou cursos com um comprimento de cilindro relativamente curto. Eles podem ser de 2 estágios ou múltiplos estágios, o que significa que eles teriam várias “hastes” dentro na forma de tubos de diâmetros diferentes que se encaixam entre si. Geralmente são cilindros de ação simples, embora cilindros de ação dupla sejam possíveis, apesar da complexidade de seu design.

Cilindros hidráulicos redondos soldados

Os cilindros redondos soldados são uma solução econômica devido à sua simplicidade e são muito comuns na agricultura e na hidráulica móvel. A tampa traseira é soldada à carcaça com uma solda especial para garantir estanqueidade e resistência a altas pressões.

Cilindros hidráulicos de acordo com as normas ISO

Os cilindros de acordo com as normas ISO são padronizados e intercambiáveis ​​entre diferentes fabricantes. Os padrões mais comuns são: cilindros conforme ISO 6020/1 , que são cilindros com tampas redondas que são montados com alguns parafusos que fazem contrapressão entre as tampas e as arruelas de retenção, e não necessitam de tirantes; e os cilindros conforme ISO 6020/02 , que se assemelham a um cilindro pneumático , pois as tampas são fixadas com tirantes e porcas.

Além disso, na Zermatt Comercial podemos personalizar qualquer um dos cilindros acima mencionados, tanto em dimensões como em materiais, para diferentes condições ambientais ou aplicações específicas.

Os cilindros hidráulicos vêm com diferentes elementos de fixação que permitem adaptar o cilindro para atender às necessidades específicas do cliente.

4 - COMO FUNCIONA UM CILINDRO HIDRÁULICO?

Um cilindro hidráulico é composto por alguns elementos básicos, como a carcaça, as tampas, o pistão e a haste do pistão, vedações que garantem a vedação adequada do cilindro hidráulico.

Funcionam com base na pressurização de um óleo ou fluido hidráulico em cada uma das duas câmaras do cilindro hidráulico, separadas pelo pistão. Dependendo de qual das duas câmaras pressurizamos hidraulicamente, o pistão e a haste do pistão conectada a ele farão com que o cilindro exerça uma força de empurrão ou tração.

Dependendo do diâmetro do cilindro hidráulico e da pressão do fluido, conseguiremos uma força maior ou menor. Para saber quanta força um cilindro hidráulico exerce, devemos aplicar a seguinte fórmula:

Onde os parâmetros são os seguintes:

F: Força exercida pelo cilindro
P: Pressão no sistema hidráulico
A: Área do pistão no cilindro

Outro fator que influencia no funcionamento de um cilindro hidráulico é a vazão do fluido. O fluxo afeta diretamente a velocidade na qual a haste do pistão se moverá. Quanto maior o fluxo, maior a velocidade.

O amortecimento também é um fator importante nos cilindros hidráulicos. Em ambas as extremidades do cilindro, há um sistema instalado para desacelerar o pistão, para evitar que ele bata nas tampas e transmita o golpe para o sistema onde o cilindro está montado. O amortecimento deve ser ajustado manualmente por meio de um parafuso de regulagem incorporado ao cilindro, visto que, em cada aplicação, o cilindro se comportará de maneira diferente dependendo das condições de trabalho de cada caso.

5 - COMO INSTALAR UM CILINDRO HIDRÁULICO?

Nosso catálogo de cilindros hidráulicos inclui uma grande variedade de elementos de fixação que facilitam a instalação do cilindro hidráulico na aplicação e permitem que o cilindro seja adaptado para atender às necessidades específicas do cliente.

Esses sistemas de fixação podem ser integrados à construção do cilindro hidráulico ou podem ser fixados ao cilindro de base.

Oferecemos as seguintes montagens para a ISO 6020/1
Montagem do flange: flange retangular frontal ( ISO MF1 ) ou flange retangular traseiro ( ISO MF2 ) e flange frontal redondo ( ISO MF3 ) ou flange traseiro redondo ( ISO MF4 )
Montagem em olhal ( ISO MP3 ) e olhal fixo com olhal esférico ( ISO MP5 ).
Montagem por pés ( ISO MS2 ).
Munhão intermediário ( ISO MT4 ).
Oferecemos as seguintes fixações para a ISO 6020/2
Montagem com flange: flange retangular frontal ( ISO ME5 ) ou traseira ( ISO ME6 ).
Montagem em gancho ( ISO MP1 ), montagem em olhal ( ISO MP3 ) e montagem em olhal esférico ( ISO MP5 ).
Montagem por pés ( ISO MS2 ).
Munhão dianteiro ( ISO MT1 ), munhão traseiro ( ISO MT2 ) e munhão intermediário ( ISO MT4 ).
Extremidade estendida da cabeça dos tirantes ( ISO MX3 ), extremidade da tampa ( ISO MX2 ) ou ambas ( ISO MX1 ), cabeça e tampa.
Elementos de fixação para ambas as ISO
Fixações da haste do pistão : Cabeça giratória ( ISO 8133 ), flange da haste ( ISO 8132 ), dobradiça da junta do garfo com pino ( ISO 8133 ).

6 - APLICAÇÕES

As aplicações de um cilindro hidráulico podem ser essencialmente divididas em 5 grupos principais: agricultura, equipamentos móveis, equipamentos industriais, máquinas de obras públicas e máquinas para gestão ambiental.

Na Zermatt Comercial fabricamos cilindros hidráulicos para qualquer uma destas aplicações, destacando-nos especialmente em setores como a siderurgia, gruas móveis, máquinas florestais, prensas, carroçarias, gruas hidráulicas, roçadeiras, plataformas elevatórias, baldes, máquinas para o papel indústria, ferrovias, indústria automobilística, forjas, máquinas agrícolas, máquinas industriais dobráveis, máquinas especiais, equipamento de reciclagem, máquinas de lavar industriais, fundição, máquinas de solda, máquinas MOT, caminhões de coleta de lixo, caminhões de lixo, coletores de pólipos, basculantes, máquinas de construção, escavadeiras , postes hidráulicos...

7 - QUAL A MANUTENÇÃO QUE UM CILINDRO HIDRÁULICO PRECISA?

Cilindros hidráulicos requerem manutenção mínima. Exceto em aplicações particularmente desafiadoras ou devido a causas extraordinárias não relacionadas às suas operações. Desde que o cilindro esteja sendo utilizado nas condições recomendadas, apenas suas vedações precisarão ser trocadas

Uma instalação hidráulica dimensionada e mantida corretamente prolongará a vida útil tanto do cilindro hidráulico quanto de seus demais componentes, como motores, válvulas, etc.

O fluido hidráulico deve ser selecionado de acordo com a aplicação. Temperatura, velocidade de operação, resistência e viscosidade devem ser levados em consideração, entre outros fatores. Tudo isso permitirá que o cilindro hidráulico funcione corretamente . Além disso, o controle adequado da limpeza e dos níveis de enchimento do fluido hidráulico aumentará não só a vida útil do cilindro hidráulico, mas também de toda a instalação.

Na Zermatt Comercial, recomendamos verificações preventivas regulares dos cilindros . Verificando se as conexões estão bem apertadas, evitaremos acidentes por vazamentos. Também é essencial que o cilindro seja mantido alinhado em relação ao ponto onde a força será aplicada, pois qualquer carga lateral pode causar danos, como flambagem da haste, quebra de vedações, quebra de fixações, etc.

Também recomendamos ter sempre em estoque um kit de vedações para evitar a parada da máquina.

Na Zermatt Comercial podemos fornecer aos clientes um manual de manutenção e reparação , bem como os conselhos necessários para a substituição das juntas.

8 - COMO ESCOLHO O CILINDRO HIDRÁULICO MAIS ADEQUADO?

Se você já conhece as características ou dimensões específicas do cilindro que deseja, pode navegar em nosso catálogo e escolher a opção que melhor se adapta às suas necessidades. Caso contrário, nossa equipe irá aconselhá-lo na escolha do cilindro hidráulico mais adequado para sua aplicação ou, se necessário, no projeto do cilindro hidráulico que melhor se adapte às suas necessidades.

Os passos a seguir ao escolher um cilindro hidráulico são os seguintes:

Diâmetro do cilindro:
Quanta força precisamos para nos mover? É importante saber o que o cilindro vai precisar para se mover e qual é o peso desse elemento. Devemos definir a capacidade do cilindro hidráulico de acordo com estes fatores, estabelecendo uma pressão nominal padrão de 150 bar. Esta é a pressão recomendada para cilindros padrão, embora possam suportar pressões de até 240 bar em momentos específicos. Abaixo você encontrará uma tabela para ajudá-lo a escolher o diâmetro mais adequado:

Tabela de forças teóricas - ISO 6020/1

Tabela de forças teóricas - ISO 6020/2

Curso do cilindro

Vamos determinar o curso do cilindro em função da distância sobre a qual precisamos realizar o movimento linear . Essa distância geralmente é determinada em milímetros ou em polegadas, dependendo da regulamentação de cada país em questão.

Diâmetro da haste do pistão

O diâmetro da haste do pistão é crítico para absorver as forças radiais e evitar a flambagem. Para definir seu tamanho devemos levar em consideração o comprimento do cilindro, pois quanto maior o comprimento do cilindro, maior o risco de empenamento e a força que o cilindro precisa exercer. Com estas duas variáveis ​​e o gráfico que lhe apresentamos, pode calcular o diâmetro da haste que melhor se adapta à sua aplicação.

Escolha do fluido

A escolha do óleo hidráulico é um fator crucial em cilindros hidráulicos. Existem diferentes tipos de óleo disponíveis, dependendo das condições de trabalho:

óleos sintéticos

Os óleos sintéticos são adequados em condições extremas, onde as temperaturas mudam muito rapidamente e onde as pressões são muito altas.

óleos minerais

Os óleos minerais são os óleos mais adequados para uso na maioria das aplicações, devido à sua versatilidade e custo.

Óleos à base de água

Este é o menos usado e geralmente é usado em aplicações onde há risco de incêndio ou onde mesmo o menor risco de incêndio não pode ser tolerado. Em termos de custos, eles ficam em algum lugar no meio, entre os dois óleos anteriores.

Material

Na Zermatt Comercial, o material padrão utilizado para fabricar nossos cilindros hidráulicos é o aço estrutural F-1140 , mas dependendo da necessidade do cliente, os cilindros podem ser fabricados em aço inoxidável ou mesmo com carcaça de alumínio, nos casos em que são necessários sensores magnéticos.

selos

Existem diferentes tipos de selos. Os mais utilizados são os de PU (poliuretano) , embora na Zermatt Comercial também oferecemos vedações de baixo atrito ou vedações para altas temperaturas .

9 - IMPORTÂNCIA DO ÓLEO EM UM CILINDRO HIDRÁULICO

Nos sistemas oleo-hidráulicos , o óleo é de vital importância e além de ser o meio de transmissão de potência, forças e movimentos, cumpre outras funções como:

Ação detergente.
Dissipador de temperatura.
Dissipação de espuma e ar.
Lubrificação.
A ação detergente é produzida quando o referido fluido hidráulico arrasta os contaminantes do circuito e os transporta para o filtro instalado no tubo de retorno.

Quando o óleo passa pelos diferentes estrangulamentos do sistema oleo-hidráulico, seu atrito com as paredes dos tubos e elementos, juntamente com a viscosidade do óleo, provoca um aumento de temperatura . Essa temperatura é então transferida para os elementos, e parte da energia óleo-hidráulica é transformada em calor. Se o óleo ultrapassar a temperatura máxima de trabalho, ele começa a se deteriorar , de modo que a temperatura precisará ser reduzida e supervisionada para evitar uma redução rápida em sua vida útil. Um aumento anormal da temperatura danificará os elastômeros que são usados ​​nas diversas vedações e elementos de vedação do circuito hidráulico, incluindo o cilindro.

Dependendo do tamanho do sistema oleo-hidráulico, o óleo, antes de chegar ao tanque, pode passar por um trocador de calor para baixar sua temperatura. Em outras situações, o tamanho do tanque é superdimensionado para armazenar um volume maior de óleo, suficiente para dissipar a temperatura do óleo hidráulico em seu retorno ao tanque.

Quando o óleo passa por alguns estrangulamentos, bolhas de ar são produzidas e geram espuma indesejada no sistema oleo-hidráulico. O óleo transporta essas bolhas para o tanque onde, graças à placa defletora, elas se dissipam.

Finalmente, devido às propriedades físico-químicas do óleo, ele adere às superfícies com as quais entra em contato direto, formando uma camada que ajuda a lubrificá- las, reduzindo assim o atrito e, consequentemente, o desgaste.

Outro fator a ser controlado é a umidade do ambiente onde o sistema oleo-hidráulico está operando. Ao condensar-se dentro do tanque e misturar-se com o óleo, forma-se uma emulsão que deteriora os diferentes componentes. Isso pode ser evitado selecionando óleos com antiemulsificantes e/ou antioxidantes, bem como controlando a umidade do ar que entra no tanque.

É fácil ver se o óleo foi emulsionado, pois a corrosão aparecerá nas superfícies de alguns componentes oleo-hidráulicos.

Um óleo que tenha sido produzido recentemente por um fabricante não está completamente limpo e algumas partículas podem ser encontradas nele. A norma ISO 4406 classifica os óleos com três pares de dígitos. O primeiro par refere-se à quantidade de partículas maiores que 4 mícrons . O segundo par refere-se à quantidade de partículas maiores que 6 mícrons . E o terceiro par refere-se à quantidade de partículas maiores que 14 mícrons .

A seleção do óleo conforme a norma ISO 4406, deve ser feita levando em consideração não só os componentes do circuito hidráulico, mas também o tipo de mecanismo interno utilizado na bomba oleo-hidráulica e o tipo de válvula, considerando se são válvula convencional, proporcional ou servo. Isso é feito para garantir uma vida útil mais longa desses componentes.

O óleo hidráulico deve ser analisado em laboratório especializado e não apenas trocado com base na jornada de trabalho, como costuma ser recomendado por alguns fabricantes. É aconselhável monitorizar o estado do óleo e implementar um plano de manutenção e substituição do filtro, tendo em conta que, aquando da mudança do óleo, é importante utilizar aquele especificamente recomendado para o tipo de máquina, e nenhum outro, evitando misturar.

10 - QUANDO DEVO USAR UM CILINDRO HIDRÁULICO E QUANDO DEVO USAR UM CILINDRO PNEUMÁTICO?

As principais razões para usar um cilindro hidráulico em vez de um pneumático são variadas.

Um cilindro hidráulico fornece mais força do que um cilindro pneumático do mesmo diâmetro ou tamanho de pistão. As pressões que o fluido hidráulico pode atingir são muito maiores do que com ar comprimido. Os cilindros hidráulicos são projetados para trabalhar nessas pressões e a força que eles podem desenvolver é multiplicada.

Uma pressão normal de trabalho para um cilindro pneumático pode ser de cerca de 6 bar, com um máximo de 10 bar. Um cilindro hidráulico pode trabalhar com pressões em torno de 100 bar , chegando a 160 bar ou até mais. Isso significa que a força desenvolvida por um cilindro hidráulico facilmente supera a de um cilindro pneumático com as mesmas dimensões.

Outra vantagem dos cilindros hidráulicos é que, graças à menor compressibilidade do fluido hidráulico, o controle de velocidade de um cilindro hidráulico é muito mais preciso do que o de um cilindro pneumático. Esta característica do fluido hidráulico confere ainda outras vantagens, como o facto de a fixação ou posicionamento de uma carga com um cilindro hidráulico ser muito mais fácil e segura do que com um cilindro pneumático .

Pensando nisso, usaremos um cilindro hidráulico quando tivermos limitações de espaço para instalar um cilindro pneumático, quando quisermos maior controle sobre a velocidade ou posicionamento da carga, ou quando quisermos maior segurança na hora de manter essa carga em posição.

Usaremos um cilindro pneumático quando as forças necessárias forem menores , quando precisarmos de maior velocidade e repetibilidade , ou quando o movimento da carga não precisar ser tão preciso .

Daremos ainda preferência à utilização de um cilindro pneumático em detrimento de um cilindro hidráulico quando, ainda que não estejam reunidas as condições do parágrafo anterior, a ferramenta ou o sistema não requeiram uma utilização contínua e seja mais fácil encontrar uma ligação de ar comprimido no instalação.

Na maioria das instalações autônomas de uso contínuo, será mais fácil e compacto utilizar uma instalação hidráulica completa com bomba, válvulas, cilindro hidráulico e outros componentes, ao invés de um sistema pneumático.