Guía de cilindros hidráulicos de doble efecto: cómo funcionan y cómo elegir

Cualquiera que pase tiempo cerca de grúas, plataformas aéreas o máquinas de pilotaje conoce el ritmo de una máquina que se comporta bien: una elevación suave, una pausa mientras la carga cuelga estable y luego un retorno controlado a la posición de desplazamiento. La mayor parte de ese movimiento proviene de un cilindro hidráulico de doble acción. En lugar de ser empujado en una dirección y depender de la gravedad para llevarlo a casa, un cilindro de doble acción recibe aceite presurizado en ambos lados del pistón, por lo que puede extenderse y retraerse con igual autoridad.

Hemos estado diseñando y construyendo cilindros hidráulicos en Huzhou, Zhejiang desde 2004, y los ingenieros y compradores con los que trabajamos siguen surgiendo las mismas preguntas: cómo funcionan realmente estos cilindros, dónde se utilizan y qué comprobar antes de especificar uno. Esta guía recopila lo que hemos aprendido en el taller y en el sitio.

Cómo funciona un cilindro hidráulico de doble efecto

Un cilindro de doble acción tiene dos puertos de fluido, uno en cada extremo del cilindro. Cuando el aceite ingresa al puerto del lado del pistón, la presión aumenta contra toda la cara del pistón y la varilla se extiende. Cuando la válvula direccional cambia, el aceite ingresa al puerto del lado del vástago y empuja el pistón hacia atrás. Al mismo tiempo, la cámara opuesta drena al tanque, por lo que nada tiene que luchar contra el líquido atrapado.

La idea es simple, pero los detalles importan. Debido a que la varilla ocupa parte de la cámara del lado de la varilla, el área efectiva allí es menor. Para la misma presión, la fuerza de retracción es menor que la fuerza de extensión; para el mismo flujo, la velocidad de retracción es mayor. Es por eso que las capacidades de empuje y tracción siempre se cotizan por separado, y por qué el diámetro de la varilla nunca es un factor secundario en una especificación.

La siguiente tabla resume las diferencias prácticas entre las dos arquitecturas comunes.

En resumen, siempre que una máquina tiene que mover una carga en dos direcciones, mantenerla estable o bajarla a una velocidad elegida, el diseño de doble acción suele ser la respuesta correcta.

Por qué el diseño de doble efecto domina la maquinaria móvil

Mire los cilindros de trabajo de una grúa montada sobre un camión o de una plataforma aérea y descubrirá que casi todos son de doble efecto. Las razones son más prácticas que teóricas:

• Control en la carrera de retorno. Un cilindro de doble acción baja una pluma a la velocidad que establece el operador, no a la velocidad que elige la gravedad.
• Tiempos de ciclo más cortos. Debido a que el pistón es impulsado hacia su lugar en lugar de ser arrastrado por la carga, el ciclo de trabajo se vuelve más rápido, lo cual es importante en máquinas que funcionan todo el día.
• Mejor sujeción y posicionamiento fino. Con aceite atrapado en ambos lados y una válvula de centro cerrado, el cilindro resiste mucho mejor la deriva, por lo que una canasta o un brazo permanece donde está colocado.
• Comportamiento predecible bajo carga. Se pueden calcular las fuerzas de extensión y retracción, por lo que la máquina se comporta igual ya sea que esté trabajando vacía o completamente cargada.

Nada de esto viene gratis. Un circuito de doble acción necesita dos líneas, una válvula direccional y un retorno al tanque, y el cilindro en sí debe estar construido para tomar presión en ambas cámaras. Según nuestra experiencia, ese costo adicional se amortiza rápidamente en cualquier cosa que realice ciclos cientos de veces al día.

Dónde hacen el trabajo los cilindros de doble efecto

Grúas

Las grúas montadas lateralmente y montadas en camión utilizan cilindros de doble acción para abatimiento, telescopía, extensión de estabilizadores, movimiento de patín y rotación. En una grúa montada en camión, el cilindro abatible eleva la pluma y también controla la suavidad con la que baja. El cilindro telescópico empuja las secciones del brazo hacia afuera bajo presión en lugar de dejarlas deslizarse. Los cilindros estabilizadores son un trabajo de doble efecto clásico: tienen que levantar la máquina y luego volver a entrar ellos mismos.

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Plataformas aéreas de trabajo

Los vehículos de trabajo aéreo, las plataformas elevadoras y las plataformas de tijera dependen del mismo principio. La nivelación, la dirección, el abatimiento, el telescopado y la extensión de la plataforma necesitan fuerza en ambas direcciones. Los cilindros de nivelación y de brazo pequeño en un elevador de pluma son un buen ejemplo de por qué: se ajustan constantemente para mantener la canasta nivelada a medida que la pluma recorre su alcance, y tienen que mantener esa posición mientras una persona trabaja en altura.

Cilindros hidráulicos para plataformas aéreas elevadoras de pluma Lista de categorías de cilindros abatibles, telescópicos, niveladores, niveladores de marcos, extensiones de puentes y de dirección utilizados para posicionar y estabilizar plataformas de trabajo aéreas tripuladas. Ver producto →

Vehículos especiales y equipos de pilotaje

Vehículos de inspección de puentes y grúas.

Los vehículos de inspección de puentes necesitan estabilizadores, estabilizadores traseros, cilindros giratorios, abatibles del brazo principal y cilindros telescópicos verticales que mantengan su posición mientras un operador trabaja debajo de la plataforma del puente. Las grúas añaden cilindros de brazo plegable, abatible de pluma, pluma telescópica y de plataforma, donde la capacidad de tirar de un brazo plegado hacia su posición de viaje es tan importante como levantar la carga en primer lugar.

Maquinaria de pilotaje

Las plataformas de perforación rotativas utilizan cilindros oscilantes, de elevación de brazo y de brazo telescópico, y las máquinas trabajan en lodo, polvo y cambios de temperatura que castigan cualquier punto débil en un sistema de sellado. Las máquinas elevadoras de tubos dependen de cilindros principales de elevación, corrección y relevo para empujar secciones de tubería a través del suelo y dirigir el cabezal cortador a lo largo de la línea prevista.

Cilindros hidráulicos para maquinaria de pilotaje y plataformas de perforación rotativas Categoría que cubre cilindros de brazo de elevación, brazo telescópico y oscilante para equipos de perforación rotativos y maquinaria de pilotaje utilizados en entornos exigentes de construcción y cimientos. Ver producto →

Entramos en más detalles sobre esto en una nota separada sobre Cilindros de doble efecto en trabajos de pilotaje. , que vale la pena leer si sus máquinas pasan sus días en sitios de cimientos.

Especificación de un cilindro de doble efecto: qué tener listo

La ruta más rápida para obtener una cotización precisa es una breve lista de detalles de la solicitud. Esta es la lista de verificación que utilizamos cuando llega una nueva consulta:

1. Diámetro interior y de varilla. Juntos, estos establecen la fuerza de empuje y tracción disponible a una presión determinada.
2. Carrera y montaje. Longitud de pin a pin, estilo de montaje y cualquier límite de espacio de instalación.
3. Presión y caudal de trabajo. Presión continua, presión máxima y el flujo de bomba que la máquina puede entregar.
4. Ambiente. Polvo, barro, niebla salina, rango de temperatura y si la máquina funciona en interiores o exteriores.
5. Ciclo de trabajo. Cuántos ciclos por día y cuánto tiempo debe funcionar la máquina entre servicios.
6. Interfaces. Tamaño y posición del puerto, requisitos de amortiguación y cualquier sensor de posición.

Si algunos de estos números todavía están abiertos, es normal. Envía lo que tengas, junto con un dibujo o una foto del montaje, y podremos trabajar en el resto juntos.

Sellos, mantenimiento y vida útil

La mayoría de los problemas con los cilindros comienzan siendo pequeños. Un llanto lento en el sello de la varilla, una fina película de aceite en el limpiaparabrisas, un ciclo que se siente un poco más lento que el mes pasado. El sistema de sellado suele ser lo primero que se debe inspeccionar, por eso mantenemos una gama completa de sellos de cilindro y otras piezas de servicio disponibles para reparaciones y reconstrucciones.

Algunos hábitos prolongan considerablemente la vida útil:

• Mantenga limpio el fluido hidráulico y cambie los filtros según lo programado en lugar de en caso de falla.
• Inspeccione el cromo en el vástago del pistón en busca de rayones y astillas de piedra, ya que una superficie de vástago dañada devora los sellos rápidamente.
• Esté atento a la deriva con la válvula cerrada; un cilindro que se arrastra te está diciendo algo.
• Guarde los cilindros de repuesto con la varilla retraída y los puertos tapados.

Preguntas que escuchamos con más frecuencia

¿Cuál es la diferencia entre un cilindro de simple efecto y uno de doble efecto?

Un cilindro de simple efecto está presurizado por un solo lado y regresa por gravedad o por un resorte. Un cilindro de doble efecto está presurizado en ambos lados, por lo que puede empujar y tirar bajo potencia y mantener la posición con mayor precisión.

¿Puede un cilindro de doble efecto sostener una carga sin desviarse?

Puede aguantar muy bien cuando el sistema de sellado está en buenas condiciones y la válvula de control está en el centro cerrado. Una pequeña fuga interna a través del sello del pistón es normal con el tiempo y cualquier movimiento lento suele ser la primera señal de que es necesario un kit de sello.

¿Cómo elijo el diámetro y la carrera?

Comience con la fuerza que necesita para mover la carga a su presión de trabajo, luego verifique el diámetro de la varilla para ver si está pandeado y la carrera para todo el rango de movimiento más cualquier amortiguación. Si los números son parecidos, un diámetro un poco más grande suele ser la opción más segura.

Los cilindros de doble efecto no son en principio complicados, pero merecen una cuidadosa especificación. Obtener el orificio, la varilla, el sistema de sellado y el montaje correctamente en la etapa de diseño es mucho más económico que reparar una máquina en el campo. Si está trabajando en una grúa, una plataforma aérea, un vehículo especial o una máquina pilotadora y desea hablar a través de una aplicación, siempre estaremos encantados de compartir lo que hemos aprendido.