En hydraulpresscylinder måste leverera stabil kraft, jämn hastighet och lång livslängd. Korrekt dimensionering handlar dock inte bara om cylinderdiameter. Den beror också på tryck, oljeflöde, strök, stångstyrka, ramjustering och monteringssätt.

Om cylinderen är för liten kan pressen inte nå sin nominella tonnage. Om den är för stor kan systemet röra sig långsamt, använda mer olja och lägga till extra kostnader. Därför är det bästa valet en balanserad design som passar den verkliga pressuppgiften.

Börja med presskraft

Det första steget är att definiera den nödvändiga kraften. Denna kraft kan användas för formning, stansning, bockning, punktering, komprimering eller rakning.

Den grundläggande formeln är:

Kraft = Tryck x Kolvarea

En större cylinderdiameter ger större kolvarea. Så vid samma tryck kan en hydraulcylinder med stor diameter skapa mer kraft. Ändå behöver en större cylinder mer olja för att röra sig. Som resultat måste pumpt storlek, ventilflöde och cykeltid kontrolleras tillsammans.

För bättre dimensionering, bekräfta dessa punkter innan designen:

• Maximal arbetskraft
• Normal driftskraft
• Systemtryck
• Nödvändig säkerhetsmarginal
• Strökposition där full kraft behövs
• Lasttyp, såsom stabil last eller stötlast

I många pressar behövs full kraft endast nära slutet av ströket. I så fall kan systemet först använda snabb närmningshastighet, sedan långsam presshastighet under högt tryck.

Matcha hastighet med oljeflöde

Cylinderhastigheten beror på oljeflöde och kolvarea. Enkelt sagt, mer flöde ökar hastigheten, medan en större diameter minskar hastigheten vid samma flöde.

Den grundläggande hastighetsregeln är:

Hastighet = Flöde / Area

Detta är varför kraft och hastighet måste dimensioneras tillsammans. En hydraulcylinder med stor diameter kan ge hög kraft, men den kan behöva en större pump om snabb rörelse krävs.

En press har ofta tre rörelseskeden:

• Snabb närmning
• Långsam pressning
• Snabb retur

Eftersom varje skede har en annan last kan hydraulsystemet använda olika pumpsteg, ventilinställningar eller flödesvägar. Dessutom är returhastigheten ofta snabbare än utsträckningshastigheten eftersom stången tar upp en del av oljearean.

För att undvika värme och tryckförlust, kontrollera portstorlek, slangstorlek och ventilkapacitet. Om dessa delar är för små kan cylinderen röra sig ojämnt och oljetemperaturen kan stiga.

Välj rätt cylinderdiameter och stång

Cylinderdiameter bestämmer presskraften. Stångstorleken påverkar styrka, returkraft och risk för böjning. Båda måste granskas innan den slutliga cylinderritningen.

För högkraftig pressarbete är stången ofta under tryck. Om ströket är långt eller lasten inte är centrerad kan stången böja sig. När böjning börjar slits packningar och guide ringar snabbare. Sedan kan läckage, stångskador och dålig pressnoggrannhet följa.

Stångdimensionering bör ta hänsyn till:

• Presskraft
• Ströklängd
• Monteringssätt
• Stångutsträckningslängd
• Guidesupport
• Risk för sidolast

I tunga presssystem kan en starkare stång och bredare guidesupport förbättra stabiliteten. Även om detta kan höja den initiala kostnaden, minskar det ofta reparationskostnader senare.

Kontrollera ströklängden noggrant

Ströket måste vara tillräckligt långt för processen, men extra strök bör undvikas. Ett längre strök behöver mer olja, tar mer tid och ökar risken för stångböjning.

Till exempel kan en djupdragningspress behöva ett långt strök. En trimnings- eller punkterings press behöver dock kanske bara ett kort strök. Därför bör cylinderströket matcha verktyget och delhanterings processen.

Det är också användbart att lämna en liten strökmarginal. Detta hjälper till att undvika hårt bottenkontakt i slutet av resan. Dessutom kan positionsensorer eller strökstyrning hjälpa till att skydda cylinderen och verktyget.

Håll pressramen justerad

Ramjustering har en stor effekt på hydraulpresscylinderns livslängd. Cylinderen bör trycka i en rak linje genom platen, verktyget och ramen.

Om ramen inte är kvadratisk kan sidolast komma in i cylinderen. Detta kan skada stången, packningarna, lagren och kolven. Det kan också orsaka ojämn formkvalitet.

Vanliga tecken på justeringsproblem inkluderar:

• Radder på ena sidan av stången
• Ojämn packningsslitage
• Ovanligt buller under pressning
• Plötsliga tryckspikar
• Platentilt
• Kort packningslivslängd

Innan installation, kontrollera cylinderens mittlinje, platen guide, verktygsposition och ramstyvhet. Inspektera också ramen under last, inte bara när pressen är tom. En ram kan se justerad ut i vila men böja sig under pressning.

Välj rätt monteringssätt

Monteringssättet styr hur kraften förflyttas från cylinderen till pressramen. För många pressapplikationer är en flänsmonterad hydraulcylinder ett starkt val eftersom den stödjer direkt axiell last.

En främre flänsmontering används ofta när cylinderen måste fixeras nära arbets sidan. En bakre flänsmontering kan vara bättre när cylinderen stöds från baksidan av ramen. Det rätta valet beror på utrymme, kraftriktning och serviceåtkomst.

Monteringsytan måste vara platt, ren och stark. Skruvarna bör dimensioneras för lasten och åtdragas jämnt. Om monteringen är svag eller ojämn kan cylinderen lutas under tryck.

För högtonnagepressar, undvik monteringssätt som tillåter oönskad rörelse. Cylinderen bör förbli kvadratisk mot ramen genom hela ströket.

Ignorera inte packningar och guider

En hydraulpresscylinder arbetar ofta under högt tryck. Den kan också möta stötlastar, värme och lång hålltid. Därför är packnings- och guidedesign viktigt.

Packningarna bör matcha trycket, oljetypen, temperaturen och hastigheten. För högt tryck kan anti-extrusionsstöd behövas. För långa hållcykler är lågläckande packningar viktiga.

Guide ringar och lagren hjälper till att hålla stången och kolven centrerade. Bredare guidesupport kan minska slitage när små sidolaster uppstår. Detta är särskilt användbart för tunga pressuppgifter.

Planera för service och driftstopp

En god cylinderdesign bör också göra servicen enklare. Lämna tillräckligt med utrymme för slangborttagning, lyftpunkter, sensoråtkomst och packningsbyte. Skydda stången mot damm, svetsspridning och stötar.

Under drift, inspektera läckage, stångyta, monteringsskruvar, oljetemperatur och tryckstabilitet. Små förändringar varar ofta för större problem. Till exempel kan en liten stångrad bli en packningsfel om den ignoreras.

Samarbete med en leverantör av anpassade cylinder

Presssystem behöver ofta mer än en standard cylinder. Diameter, strök, stångstorlek, packningar, portar och montering kan behöva anpassas för pressramen och driftscykeln.

Shellppon Hydraulic tillhandahåller hydraulcylinders lösningar för industriutrustning, inklusive design av cylinder med stor diameter, tunga och anpassade presscylinder. Om du behöver hjälp med att välja en hydraulpresscylinder eller en flänsmonterad hydraulcylinder kan du kontakta Shellppon Hydraulic för att diskutera ditt projekt.

Slutliga tankar

Korrekt dimensionering av hydraulpresscylinder börjar med kraft, men den inkluderar också hastighet, strök, stångstyrka, justering och montering. När dessa punkter kontrolleras tillsammans kan pressen köra mer jämnt och säkert.

En väl dimensionerad cylinder skyddar pressramen, förbättrar delkvaliteten och minskar driftstopp. Viktigare är att den hjälper hela hydraulsystemet att fungera med mindre stress och bättre kontroll.