Por que o cilindro hidráulico de curso ultra longo adota o processo de raspagem e mandrilamento? O primeiro anel guia de tecido fenólico recomendado pode evitar ruídos e vibrações?

2025,09,17

Na produção e fabricação de cilindros hidráulicos telescópicos com curso ultra longo (>8 metros), é comum encontrar tremores e ruídos no cilindro. Através de extensa análise de dados, constatou-se que após a exclusão de outros fatores, foram identificados os seguintes problemas típicos:

1. A probabilidade de tremer e fazer barulho no tubo do cilindro processado pela tecnologia de raspagem e mandrilamento usando anéis guia POM é alta, enquanto substituí-los por anéis guia de tecido fenólico pode eliminar principalmente tremores e ruídos;

2. A probabilidade de tremer e fazer barulho ao usar anéis de suporte POM para cilindros processados pela tecnologia de brunimento de furo interno e raspagem e mandrilamento de laminação é muito baixa.

A estreita integração da tecnologia de fabricação de cilindros hidráulicos, tribologia de materiais e aplicações práticas é fundamentalmente devida à microestrutura da superfície da parede interna do cilindro e à sua compatibilidade com diferentes pares de fricção de materiais de anel guia.

Vamos analisar e explorar os motivos juntos:

一、 A principal razão é que a morfologia da micro superfície do cilindro processado por brunimento interno, raspagem e mandrilamento por laminação é completamente diferente daquela da parede interna.

1. Processo de raspagem e mandrilamento · Características da superfície: Raspagem e laminação são processos compostos únicos (mandrilamento, laminação). As ferramentas de laminação usam uma pressão tremenda para achatar e compactar as partes salientes da superfície metálica, criando fluxo plástico e preenchendo as depressões, formando assim uma superfície espelhada muito lisa.

·Vantagens: Rugosidade superficial extremamente baixa (geralmente até Ra0,2-0,4 μm ou até menor), bom desempenho de vedação e resistência ao desgaste.

·Desvantagem: Fraca capacidade de armazenamento de óleo na superfície. Porque a superfície é muito lisa e não possui micro poços (vales de petróleo) para armazenar óleo lubrificante. Os pares de fricção têm dificuldade em formar uma película de óleo lubrificante estável e contínua durante o movimento relativo.

2. Processo de brunimento interno · Características da superfície: O brunimento é obtido pela rotação em baixa velocidade e movimento alternativo de uma pedra de óleo embutida na cabeça de brunimento, que realiza corte transversal na parede interna.

·Vantagens: Formará uma típica estrutura de "malha cruzada". Esses padrões de malha são compostos por inúmeras ranhuras minúsculas e uniformemente profundas, formando um tanque ideal de armazenamento de óleo.

·Desvantagens: A rugosidade da superfície é relativamente alta (mas controlável, geralmente Ra0,4-0,8 μm é adequado para cilindros hidráulicos). O brunimento de precisão pode chegar a 0,2 μm

二、 Características do material do anel guia: POM vs. tecido sanduíche fenólico.

1. Anel guia POM (polioximetileno)

Vantagens: 1) Resistência mecânica e rigidez extremamente elevadas: o POM é um dos materiais com maior resistência e rigidez em plásticos de engenharia, capaz de suportar grandes cargas radiais e resistência à compressão, evitando o contato direto entre a haste ou pistão e o cilindro, além de proporcionar excelente suporte. 2）. Baixo atrito e propriedades autolubrificantes: O POM possui superfície muito lisa e lubricidade natural, com baixo coeficiente de atrito com superfícies metálicas. Isso pode reduzir a resistência inicial, melhorar a eficiência geral do cilindro hidráulico e reduzir o desgaste e o consumo de energia. 3）. Excelente resistência ao desgaste: O POM possui excelente resistência ao desgaste e uma longa vida útil sob óleo limpo e boas condições de trabalho. 4）. Boa estabilidade dimensional: O POM possui baixa absorção de água e não é fácil de expandir em óleo, mantendo boa estabilidade dimensional e garantindo lacunas de vedação estáveis. 5）. Boa economia: Comparado aos anéis de suporte sanduíche fenólicos, o material POM tem menor custo e processamento mais simples (geralmente moldagem por injeção), portanto o preço do produto costuma ser mais vantajoso. 6）. Resistência a óleo e produtos químicos: Possui boa resistência a óleo hidráulico, óleo lubrificante e à maioria dos solventes.

Desvantagens: 1) Fraca resistência a altas temperaturas: Esta é a maior fraqueza do POM. Sua temperatura de operação contínua geralmente não excede 90°C (194°F), e o valor de pico de curto prazo também é preferencialmente inferior a 100°C. Em altas temperaturas, ele amolecerá e sua resistência e rigidez diminuirão drasticamente, levando à deformação e falha. 2）. Não resistente a ácidos e álcalis fortes: pode sofrer corrosão em certos meios químicos especiais. 3）. Sensibilidade de folga: Para projetos com folgas nos cantos agudos, podem ocorrer fissuras por tensão sob cargas de impacto. 4）. O desempenho em funcionamento a seco é médio: embora tenha boas propriedades autolubrificantes, tem uma forte dependência das condições de lubrificação. Na ausência de uma película de óleo lubrificante contínua, seu coeficiente de atrito aumentará significativamente e é propenso ao fenômeno de "derrapagem", causando tremores e ruídos anormais. Sua textura material é relativamente uniforme.

2. Anel guia de tecido sanduíche fenólico

Vantagem: 1) Resistência extremamente excelente a altas temperaturas: Esta é a vantagem mais proeminente dos anéis de suporte sanduíche fenólicos. Ele pode funcionar de forma estável por um longo tempo em ambientes de alta temperatura acima de 120°C, até 150°C-200°C, sem degradação significativa do desempenho. Um cilindro hidráulico muito adequado para condições de trabalho em altas temperaturas. 2）. Excelente resistência à compressão e capacidade de carga: A estrutura em tecido de fibra laminada confere-lhe resistência mecânica e resistência a cargas de impacto extremamente elevadas, capaz de suportar pressões extremas de impacto instantâneo sem ruptura ou deformação permanente. 3）. Excelente desempenho de funcionamento a seco e lubrificação limite: Mesmo sob condições adversas, como danos à película de óleo lubrificante ou escassez extrema de óleo, sua estrutura de fibra pode fornecer um certo grau de lubrificação e armazenamento de óleo, proporcionando desempenho de fricção relativamente estável e evitando fenômenos severos de aderência e deslizamento. A fratura e o desgaste das próprias fibras também podem desempenhar um papel na lubrificação sólida, até certo ponto. Evite travamento e desgaste severo, com confiabilidade extremamente alta. 4）. Boa incorporação: Seu material é relativamente macio, permitindo que pequenos contaminantes duros sejam incorporados no material em vez de arranhar a superfície metálica que combina com ele, protegendo assim hastes de pistão e cilindros caros. 5）. Especificações de tamanho flexíveis: geralmente feitas girando materiais de barras ou tubos, especialmente adequadas para personalização de tamanhos grandes, lotes pequenos ou tamanhos não padronizados.

Desvantagens: 1) Alto custo: O custo da matéria-prima e do processamento (laminação+torneamento) é superior ao dos anéis POM formados por moldagem por injeção. 2. Absorção e expansão de água: Os materiais de tecido sanduíche fenólico têm um certo grau de absorção de água e deve-se prestar atenção durante o armazenamento e instalação, pois podem ocorrer pequenas alterações de tamanho após a absorção de umidade. Mas tende a estabilizar após imersão prolongada em óleo. 3. Coeficiente de atrito relativamente alto: Em condições normais de operação, seu coeficiente de atrito é geralmente maior que o POM, o que pode causar resistência inicial ligeiramente maior do cilindro hidráulico. 4. Altos requisitos de limpeza: Pequenos detritos de fibra podem ser gerados durante o processo de desgaste, e sistemas com requisitos rigorosos para limpeza de óleo precisam ser cuidadosamente considerados (mas esse problema não é mais significativo com materiais sanduíche fenólicos de alta qualidade).

Análise abrangente: Por que o processo e os materiais devem ser combinados? Agora vamos combinar a superfície do cilindro hidráulico elétrico com o material do anel de suporte para ver:

Cenário 1: Perfuração com arranhões e rolamento (superfície do espelho) + anel de suporte POM = sujeito a ruídos e tremores

O cilindro espelhado produzido por raspagem e mandrilamento tem capacidade de armazenamento de óleo extremamente baixa.

Quando o longo cilindro hidráulico (mais de 8 metros) do guindaste se estende e retrai, o curso é longo, a velocidade pode ser irregular e a película de óleo lubrificante é facilmente danificada ou incapaz de se formar.

O material POM entra em contato direto com a superfície metálica lisa sob condições de óleo pobre, o coeficiente de atrito aumenta acentuadamente e o fenômeno "stick slip" é muito fácil de ocorrer.

Pegajoso ": A força de atrito estático é alta e uma grande força é necessária para que a haste do pistão comece instantaneamente.

Deslizamento: Uma vez ativado, a força de atrito dinâmico diminui repentinamente e a haste do pistão desliza repentinamente.

Este padrão de movimento 'um cartão, um cartão' resulta em tremores perceptíveis e ruído anormal.

O peso e a deformação por deflexão do cilindro longo exacerbarão esse movimento irregular.

Cenário 2: Mandrilamento por raspagem e laminação (superfície espelhada) + anel de suporte de fixação de tecido = operação suave

Sob as mesmas condições de óleo deficientes, a estrutura de fibra do anel de suporte de fixação pode lidar melhor com a lubrificação deficiente.

Seu material é mais macio e possui melhor tenacidade, podendo absorver e amortecer pequenas vibrações geradas pela tendência "stick slip", evitando que evoluam para fortes tremores.

Portanto, mesmo em superfícies lisas de processos de raspagem e laminação, o anel de suporte de fixação pode garantir um funcionamento suave.

Cenário 3: Afiação interna (superfície de malha) + anel de suporte POM = operação suave

O padrão de malha cruzada gerado pelo brunimento interno é um micro reservatório natural de óleo que pode fornecer continuamente óleo lubrificante para o par de fricção.

As excelentes propriedades autolubrificantes do POM são altamente dependentes de uma boa lubrificação. Com película de óleo suficiente, o coeficiente de atrito entre o POM e as superfícies metálicas pode ser mantido em um nível muito baixo e estável.

Uma película de óleo estável evita a ocorrência do "fenômeno stick-slip", resultando em uma operação suave, silenciosa e sem vibrações.

Sob essas condições ideais de lubrificação, as vantagens da resistência ao desgaste e do baixo atrito do POM são totalmente utilizadas, e seu desempenho geralmente é superior ao do anel de suporte de fixação.

Em suma, a razão fundamental reside na garantia das condições de lubrificação:

Processo de raspagem e mandrilamento por laminação: incapaz de fornecer boas condições de lubrificação por si só, pertencendo a um ambiente de fricção de "óleo pobre". Portanto, é necessário utilizar um anel de suporte de fixação que seja insensível à lubrificação e que tenha boas propriedades anti-vibração para compensar.

Processo de brunimento interno: Sua estrutura de malha cruzada pode criar e manter ativamente boas condições de lubrificação. Portanto, ele pode combinar perfeitamente com anéis de suporte POM que requerem boa lubrificação, mas apresentam melhor desempenho de fricção. Para cilindros hidráulicos com curso ultra longo (mais de 8 metros), o nivelamento e a deformação do peso próprio do cilindro têm um impacto maior, e os requisitos de estabilidade para o par de fricção também são maiores. Portanto, a seleção adequada deste processo e materiais é crucial.

É claro que as condições reais de trabalho são complexas e intrincadas, exigindo uma análise específica baseada em fatores como condições de trabalho e tecnologia de processamento para selecionar razoavelmente o anel guia. Este artigo é apenas para referência.

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Autor:

Mr. guoyue

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