Un cylindre hydraulique fait plus que générer une force linéaire. Il doit également transférer cette force en toute sécurité dans la structure de la machine. Le type de montage du cylindre détermine comment le cylindre est connecté, s'il peut pivoter pendant l'opération et comment il gère efficacement l'alignement, les vibrations et les directions de charge changeantes.
Choisir le mauvais style de montage peut créer un chargement latéral sur la tige du piston, les roulements de tige et les joints. Au fil du temps, cela peut entraîner une usure inégale, des fuites de joints, des tiges tordues, des goupilles endommagées ou des fissures autour de la structure de montage. Choisir le bon support de cylindre hydraulique est donc tout aussi important que de sélectionner le bon alésage, course et pression de fonctionnement.
Quels sont les principaux types de montage de cylindres hydrauliques ?
Les principaux types de montage de cylindres hydrauliques comprennent le clevis, le tube transversal, le tang, le roulement sphérique, le châssis pivotant, le flasque, le pied et les supports latéraux. Les supports fixes sont utilisés pour un mouvement rectiligne guidé, tandis que les supports pivotants permettent au cylindre de rotater alors qu'une liaison de machine se déplace à travers un arc.
Qu'est-ce qu'un support de cylindre hydraulique ?
Un support de cylindre hydraulique est la connexion mécanique entre le cylindre et l'équipement. Les supports peuvent être soudés directement au corps du cylindre, usinés dans un capuchon, boulonnés au cylindre ou filetés sur la tige du piston.
Le support doit transférer les forces de poussée et de traction du cylindre dans le cadre de la machine tout en maintenant un alignement acceptable. Certains supports maintiennent le cylindre rigidement en une position, tandis que d'autres lui permettent de pivoter alors que la liaison de la machine se déplace.
Les types de montage de cylindres hydrauliques peuvent généralement être divisés en deux catégories principales :
- Montages fixes, tels que les montages à bride, à pied et à linguet
- Supports pivotants, tels que les montages à étrier, à tube transversal, à languette, à pivot et à roulement sphérique
La catégorie correcte dépend principalement de la manière dont la charge se déplace, soit en ligne droite, soit en suivant un arc.
Supports fixes vs supports pivotants
Les montages fixes maintiennent le corps du cylindre dans une position stable par rapport au cadre de la machine. Ils sont généralement adaptés lorsque la tige de piston et le composant entraîné se déplacent le long d'un chemin droit et guidé avec précision. Comme les montages fixes permettent peu de mouvement pour compenser les erreurs d'installation, la rigidité du cadre et l'alignement sont particulièrement importants.
Les montages pivotants permettent au cylindre de pivoter autour d'une broche ou d'un roulement pendant l'extension et la rétraction. Ils sont couramment utilisés dans les machines mobiles, les équipements agricoles, les remorques et les équipements de construction, où le cylindre fonctionne entre des points de liaison mobiles.
| Catégorie de montage | Mouvement du cylindre | Mieux adaptés pour | Préoccupation principale |
|---|---|---|---|
| Montage fixe | Le corps du cylindre reste stationnaire | Mouvement droit et guidé | Alignement précis |
| Montage pivotant | Le cylindre pivote autour d'une broche ou d'un roulement | Liaisons se déplaçant à travers un arc | Plan pivot correct et support de broche |
| Montage pivotant auto-alignant | Permet un mouvement angulaire limité dans plusieurs directions | Structures avec une légère variation angulaire | Capacité portante et lubrification |
Aucune des catégories n'est universellement meilleure. Le choix correct dépend du chemin de charge réel de la machine et de la géométrie du mouvement.
Une monture à cornière utilise une connexion en forme de fourche et une épingle pour attacher le cylindre à l'équipement. La cornière peut être située à la base du cylindre, à l'extrémité de la tige du piston ou aux deux extrémités.
Parce que l'épingle crée un point de pivot, le cylindre peut tourner tandis que le dispositif se déplace dans un arc. Les cylindres montés sur cornière sont largement utilisés dans les équipements agricoles, les mécanismes de déversement, les équipements de construction, les machines de manutention de matériaux et d'autres applications mobiles.
Une monture à cornière permet normalement un mouvement dans un plan principal. L'épingle de montage doit être positionnée perpendiculairement à ce plan, et les supports connectés doivent fournir un soutien adéquat de chaque côté de la cornière. Un jeu excessif entre l'épingle et le trou de l'épingle peut provoquer des charges d'impact, du bruit et une usure accélérée.
Les montures à cornière ne doivent pas être supposées compenser un décalage latéral significatif. Si le cylindre et le dispositif se déplacent dans des plans différents, la charge latérale résultante peut toujours endommager le palier de tige et les joints.
Un montage à tube croisé consiste en un tube soudé à la base du cylindre ou à l'extrémité de la tige du piston. Un axe de montage passe à travers le tube, permettant au cylindre de pivoter pendant le fonctionnement.
Les cylindres hydrauliques à tube croisé sont compacts, robustes et faciles à intégrer dans des cadres de machines soudés. On les trouve couramment sur des chargeurs, des pelles, des chariots élévateurs, des remorques, des machines agricoles et des équipements de gestion des déchets.
Comparé à un clevis externe, un tube croisé peut offrir une connexion simple et peu encombrante. Des douilles ou des orifices de graissage peuvent être incorporés pour améliorer le support de l'axe et réduire l'usure. Le tube croisé, le joint de soudure et le diamètre de l'axe doivent tous être conçus pour la charge et le cycle de service attendus.
Les supports de montage doivent soutenir le tube croisé près des deux extrémités. Si les supports sont positionnés trop loin l'un de l'autre, l'axe peut se plier et exercer une pression supplémentaire sur le tube et les soudures.
Un montage à taquet utilise une unique languette plate ou un œil qui s'insère entre deux supports sur la machine. Un axe passe à travers les supports et le taquet pour former la connexion pivot.
Les montages à taquet sont utiles lorsque l'espace d'installation est limité ou lorsque la machine possède déjà un support à double oreille. Ils sont utilisés sur des équipements agricoles, des machines de construction, des équipements de gestion des déchets et d'autres applications de cylindres hydrauliques soudés.
Comme un taquet est soutenu par une seule languette centrale, son épaisseur, la taille de la soudure et la résistance au trou d'axe doivent être adaptées à la force du cylindre. Les supports de la machine doivent soutenir le taquet de près sans restreindre le mouvement de pivotement requis.
Un montage à taquet et un montage à clevis peuvent former une connexion compatible : le taquet fournit la connexion mâle, tandis que le clevis ou le double support fournit la connexion femelle.
4. Montage à roulement sphérique ou à boule pivotante
Un montage à roulement sphérique contient un roulement lisse sphérique à l'intérieur de l'œil du cylindre. Contrairement à un joint à axe conventionnel qui pivote principalement dans un seul plan, un roulement sphérique permet un mouvement angulaire limité dans plusieurs directions.
Cette capacité d'auto-alignement est utile lorsque le cadre de la machine fléchit légèrement, que les points de montage ne peuvent rester parfaitement parallèles ou que le lien change d'angle pendant le fonctionnement. Les cylindres à roulement sphérique sont souvent utilisés dans des équipements compacts, des machines agricoles, des véhicules spéciaux et des équipements de construction.
Cependant, un roulement sphérique ne rend pas le cylindre adapté à un chargement latéral incontrôlé. Il accepte un désalignement angulaire limité à la connexion, mais la force principale du cylindre doit toujours agir près de l'axe de la tige.
La taille du roulement, l'angle permissible, la méthode de lubrification, la dureté de l'axe et la capacité de charge dynamique doivent être prises en compte lors de la sélection. Lorsque le roulement nécessite de la graisse, le point de lubrification doit rester accessible après installation.
5. Montage à châssis
Un cylindre monté sur châssis a des axes pivot cylindriques s'étendant des deux côtés du corps du cylindre. Selon la conception, les châssis peuvent être situés près de la tête, près du couvercle ou autour du milieu du canon.
La machine supporte les axes de châssis avec des roulements ou des blocs à coussinets, permettant au cylindre complet de pivoter pendant que la tige du piston suit le lien. Les montages à châssis sont utilisés dans des équipements de levage, des presses, des machines de manutention de matériaux et de grands mécanismes industriels ou mobiles.
Les axes de châssis sont principalement destinés à porter des charges de cisaillement. Leurs supports doivent être positionnés près des épaules du châssis pour minimiser le stress de flexion. Les deux roulements de support doivent également être alignés avec précision afin que le cylindre puisse pivoter sans se bloquer.
L'emplacement du châssis affecte le mouvement du cylindre, l'espace d'installation et le chargement de la colonne de la tige du piston. Les applications à long parcours ou à haute force doivent donc être évaluées individuellement au lieu de sélectionner la position du châssis uniquement en fonction de l'espace disponible. Parker recommande également un soutien rapproché du châssis et met en garde contre les charges de flexion sur les axes de châssis.
6. Montage à bride
Un montage à bride fixe boulonne rigidement la culasse ou le capuchon à la structure de la machine. Comme la face de montage est généralement perpendiculaire à l'axe du cylindre, la charge peut être transférée directement dans un élément de cadre solide.
Les cylindres hydrauliques montés sur bride sont couramment utilisés dans les pressoirs hydrauliques, les équipements de serrage, la machinerie industrielle et d'autres applications nécessitant un mouvement droit et guidé avec précision. Ils offrent une connexion rigide et conviennent bien aux forces axiales élevées.
La surface de montage doit être plate, résistante et perpendiculaire à la direction prévue du déplacement. Un montage à bride offre peu de capacité à compenser un non-alignement. Si la charge n'est pas correctement guidée, la tige de piston peut être forcée sur le côté même lorsque la bride elle-même est solidement fixée.
Que ce soit une bride de tête ou une bride de capuchon de préférée dépend de la direction principale de la force et de la structure de la machine. La bride, les fixations et la plaque de soutien doivent être évaluées comme un ensemble porteur de charge plutôt que comme des composants séparés.
7. Montage sur pied ou à languette latérale
Les cylindres montés sur pied sont fixés à une base de machine par des pieds ou des languettes latérales situés parallèlement au baril du cylindre. Ils sont pratiques pour les installations industrielles horizontales et peuvent faciliter l'accès pour l'entretien.
Contrairement à un montage à bride sur ligne centrale, un montage sur pied ou à languette latérale transfert la force à travers des points de montage décalés par rapport à l'axe du cylindre. Ce décalage crée un moment de rotation lorsque le cylindre pousse ou tire. Le cadre de la machine, les boulons de montage et les languettes du cylindre doivent résister à ce moment.
La charge entraînée doit être guidée extérieurement, et le cylindre doit être soigneusement aligné. Des clés, des goupilles ou des butées positives peuvent être nécessaires pour empêcher le cylindre de se déplacer sur sa surface de montage sous des inversions de charge répétées.
Les montages sur pied et à languette latérale sont les plus appropriés lorsque le cadre est suffisamment rigide et le chemin de charge reste droit. Ils ne doivent pas être utilisés comme substitut à un montage pivotant lorsque le mécanisme entraîné se déplace à travers un arc.
Comparaison des types de montage de cylindres hydrauliques
| Type de montage | Fixe ou pivotant | Tolérance d'alignement | Applications typiques | Considération principale du design |
|---|---|---|---|---|
| Attache | Pivotant dans un plan | Modéré | Agriculture, remorques, machines de construction | Alignement par broche et support |
| Tuyau transversal | Pivotant dans un plan | Modéré | Chargeurs, rétrochargeurs, chariots élévateurs, remorques | Résistance de support de broche et de soudure |
| Languette | Pivotant dans un plan | Modéré | Machinerie mobile compacte | Épaisseur de l'anneau et support de support |
| Roulement sphérique | Pivotant dans plusieurs directions | Relativement élevé | Cadres flexibles et liaisons complexes | Angle de roulement et lubrification |
| Trunnion | Pivotant dans un plan | Modéré | Systèmes de levage, presses et machines lourdes | Position de roulement et flexion de goupille |
| Flasque | Fixe | Faible | Presses, accessoires de serrage et machines industrielles | Visage de montage plat et alignement axial |
| Patte de pied ou latérale | Fixe | Faible | Installations industrielles horizontales | Moment de torsion et rigidité du cadre |
Comment choisir le bon type de montage de cylindre hydraulique
Commencez par étudier le mouvement des deux points de connexion du cylindre à travers le cycle de fonctionnement complet. Si le cylindre reste stationnaire et que la charge se déplace dans un chemin droit et guidé extérieurement, une flasque ou un montage au pied peut être approprié. Si l'un des points de connexion suit un arc, un montage à manille, à tube transversal, à tige ou à pivot est généralement plus adapté.
L'étape suivante consiste à identifier la direction de la force principale. Déterminez si le cylindre pousse, tire ou fonctionne sous une force considérable dans les deux directions. Le support, la goupille, les boulons, les soudures et les supports de machine doivent tous supporter la force maximale du cylindre, y compris les chocs et les pics de pression.
L'espace d'installation doit également être pris en compte. Le style de montage affecte la longueur fermée du cylindre, l'emplacement du pivot, l'accessibilité des ports et l'espace requis pour les tuyaux. Un montage mécaniquement adapté peut encore créer des problèmes s'il cause une interférence avec les tuyaux ou empêche le cylindre de tourner librement.
Pour les cylindres à long trajet fonctionnant en compression, le flambage des tiges de piston doit être vérifié séparément. Changer la position du montage ou du pivot peut modifier la longueur efficace de la tige non supportée et donc la résistance de la tige au flambage.
Pourquoi le chargement latéral est un problème majeur
Les cylindres hydrauliques sont principalement conçus pour produire une force axiale. Lorsque la charge appliquée n'est pas alignée avec l'axe du cylindre, une partie de cette force agit latéralement sur la tige, le presse-étoupe, le piston et les joints.
Par exemple, si un cylindre applique une force totale FF à un angle de désalignement θ\theta, le composant de force latérale approximatif est :
Flatéral = F × sin(θ)
Même un petit angle peut créer une force latérale significative lorsque la force totale du cylindre est élevée. Une charge de 100 kN agissant à un angle de seulement 2° crée environ 3,5 kN de force latérale.
Cette force latérale peut provoquer une usure inégale des roulements de tige, des joints endommagés, des rayures à l'intérieur du canon et un pliage de la tige de piston. Un montage à pivot ou à roulement sphérique peut accueillir un mouvement angulaire approprié, mais il ne peut pas corriger une mauvaise géométrie de liaison ou une charge externe non supportée.
Erreurs courantes dans le montage de cylindres hydrauliques
Traiter le cylindre comme un guide structurel
Un cylindre hydraulique doit créer un mouvement et une force ; il ne devrait normalement pas être le seul composant guidant une charge lourde. Des rails, des roulements, des glissières ou des bras de liaison devraient contrôler le chemin de la charge afin que le cylindre ne soit pas exposé à des forces latérales évitables.
Utiliser un support rigide pour un mouvement en arc
Si le composant entraîné tourne autour d'une charnière, l'angle du cylindre change pendant la course. Fixer rigoureusement le cylindre dans cette situation peut forcer la tige du piston latéralement. Un support de pivot correctement positionné doit être utilisé.
Restreindre l'articulation pivotante
Un cylindre à attache ou à tube transversal doit pouvoir tourner librement autour de son axe. Les supports, les tuyaux, les raccords ou les éléments de cadre à proximité ne doivent pas entraver ce mouvement.
Utiliser des goupilles non soutenues ou de taille insuffisante
La goupille de montage doit s'adapter correctement à l'articulation et avoir une capacité suffisante en cisaillement et en flexion. Un jeu excessif de la goupille produit des charges d'impact, tandis qu'un support de support mauvais permet à la goupille de dévier.
Ignorer la déformation du cadre
Un cylindre peut être correctement aligné lorsque la machine est déchargée mais devenir désaligné après que le cadre se déforme sous une charge de travail. La géométrie de montage doit donc être vérifiée dans des conditions de fonctionnement réalistes.
Souder près d'un cylindre assemblé
Souder un support de montage pendant que le cylindre est assemblé peut transférer de la chaleur ou le courant de soudure à travers la tige, les roulements et les joints. Les procédures de soudage doivent protéger les surfaces de précision et les composants internes, et les instructions du fabricant du cylindre doivent toujours être suivies.
Liste de contrôle pour l'installation de montage de cylindres hydrauliques
Avant de mettre le cylindre en service, vérifier que :
- Les axes de pivot de base et d'extrémité de tige sont parallèles là où un mouvement en un plan est requis.
- Le cylindre peut compléter sa pleine course sans interférence mécanique.
- Les goupilles de montage s'adaptent correctement et sont maintenues en toute sécurité.
- Les joints de pivot tournent librement sans forcer la tige latéralement.
- Les faces de montage fixes sont plates, rigides et correctement alignées.
- Les boulons sont correctement spécifiés et serrés au couple requis.
- Les tuyaux ont une longueur suffisante et ne restreignent pas le mouvement du cylindre.
- Les points de graissage et les composants de service restent accessibles.
- La charge est guidée de l'extérieur lorsque cela est nécessaire.
- Les tiges de piston à longue course ont été contrôlées pour éviter le flambage.
Bosch Rexroth souligne également que les surfaces de montage et les composants de montage — y compris les roulements sphériques, les chapes, les pieds et les brides — doivent être capables de supporter les forces générées pendant le fonctionnement. Documentation sur les cylindres hydrauliques Bosch Rexroth
Peut Supports de cylindre hydraulique personnalisables?
Oui. Des cylindres hydrauliques soudés peuvent être fabriqués avec des clés personnalisées, des tubes transversaux, des langues, des œillets, des roulements sphériques, des trunnions et des supports de montage. Des dimensions telles que le diamètre des goupilles, la largeur de montage, l'espacement des trous, la longueur en position fermée et l'orientation des ports peuvent être adaptées à l'équipement.
Cependant, la configuration de montage ne doit pas uniquement être copiée d'une photographie externe. Pour concevoir ou remplacer un cylindre correctement, le fabricant nécessite normalement des dessins ou des informations dimensionnelles vérifiées, la pression de fonctionnement, la charge maximale, la course, la géométrie du mouvement et les conditions d'application.
Pour les projets de remplacement, il est particulièrement important de confirmer les dimensions du centre des goupilles à la fois en position complètement rétractée et complètement étendue. Les dimensions de montage doivent travailler en synergie avec le diamètre du trou, le diamètre de la tige et la course, et ne pas être considérées comme une spécification indépendante.
