Si vous utilisez de la machinerie mobile, qu'il s'agisse d'une remorque à benne basculante, d'une chargeuse agricole, d'une flèche aérienne ou d'un compacteur de déchets, vous avez probablement vu cela se produire :
Un tout nouveau cylindre est installé. La pression de fonctionnement se situe bien dans les limites nominales de la pompe. L'huile hydraulique est propre. Pourtant, au bout de quelques centaines de cycles, le racleur de la tige est en train de se détériorer, la bague du presse-étoupe est rayée d'un côté et du liquide hydraulique s'égoutte au-delà du joint d'étanchéité primaire de la tige.
Le premier réflexe est souvent de blâmer le fabricant de joints ou de supposer un mauvais chromage. Mais lorsque vous démontez le cylindre, le signe révélateur est presque toujours le même : une forte usure d'un côté de la bague du presse-étoupe, associée à une usure du côté opposé de la bague d'usure du piston.
Il ne s’agit pas d’un pic de pression ou d’un défaut d’étanchéité. Il s'agit de la charge latérale et, à pleine course, c'est la principale cause de destruction des vérins hydrauliques.
Les vérins hydrauliques sont conçus pour fournir une poussée et une traction linéaires le long de leur axe central. Ce ne sont pas des poutres de support structurelles. Cependant, dans les machines réelles, les changements de géométrie, la flexion du châssis, le désalignement des broches et les charges inégales introduisent constamment des forces latérales.
Voici la réalité mécanique :
1. L'envergure du roulement diminue en extension complète : lorsque la tige du vérin est complètement rétractée, la distance entre le roulement du piston et la bague du presse-étoupe avant est à son maximum. Le cylindre dispose d'un solide support interne.
2. Le multiplicateur de levier : à mesure que le cylindre atteint sa pleine extension, le piston se rapproche de plus en plus du presse-étoupe avant. La distance interne entre les deux paliers de support (la portée du roulement) devient très courte, tandis que le bras de moment externe (la tige étendue) devient très long.
3. Pression de contact sévère : Même une modeste force latérale de 200 lb au niveau de l'œil de la tige crée un moment de flexion massif. Avec une courte portée de roulement, les forces de réaction internes entre la tige et la bague de presse-étoupe peuvent atteindre des milliers de livres par pouce carré, écrasant le film d'huile de lubrification et le grippant.
Un tube d'arrêt est un manchon interne en acier ou en aluminium placé sur la tige de piston à l'intérieur du corps du cylindre, entre le piston et la tête du presse-étoupe avant.
Il empêche physiquement le piston de se déplacer jusqu'à la tête avant à pleine course.
En arrêtant le piston plusieurs centimètres avant qu'il n'atteigne le presse-étoupe, le tube d'arrêt se verrouille sur une portée minimale du roulement.
Sans tube d'arrêt : un cylindre de course de 60 pouces en extension complète peut laisser seulement 3 à 4 pouces entre le piston et les roulements du presse-étoupe.
Avec un tube d'arrêt de 6 pouces : la portée minimale du roulement en pleine extension augmente à 9 ou 10 pouces, réduisant ainsi la contrainte de contact interne et l'armement de la tige de plus de moitié.
Dans l'hydraulique industrielle et mobile standard (conformément aux directives techniques NFPA et ISO), un tube d'arrêt est fortement recommandé chaque fois que la course effective dépasse 40 pouces (environ 1 000 mm) ou lorsque le vérin fonctionne horizontalement avec des supports à chape ou à axe.
La directive de base sur les tailles :
1. Moins de 40 pouces de course : la portée standard des roulements est généralement suffisante pour les cycles de service modérés, à condition que l'alignement soit vrai.
2. Plus de 40 pouces de course : ajoutez 1 pouce de tube d'arrêt pour chaque 10 pouces de course au-delà de 40 pouces.
Si vous concevez une nouvelle machine ou dépannez des pannes sur le terrain, utilisez cette liste de contrôle en 4 étapes :
Les supports de pied rigides ou les supports à bride ne peuvent tolérer aucun désalignement angulaire. Si le châssis de votre machine fléchit pendant le fonctionnement (par exemple, une benne basculante se tordant sous une charge de gravier inégale), optez pour des supports à roulements sphériques ou des chapes pivotantes. Les roulements sphériques permettent un auto-alignement de 3° à 5°, empêchant la tige de se coincer dans le presse-étoupe.
Une tige mince se déforme sous la compression de la colonne avant de se déformer complètement. Si la déflexion dépasse 0,002" à 0,005" par pied de course, la lèvre du joint sera déformée. Augmenter d'un diamètre de tige standard (par exemple, de 1,50" à 1,75" ou 2,00") augmente considérablement le module de section et la résistance à la flexion.
Le contact métal sur métal standard entraîne un grippage instantané une fois que la charge latérale dépasse le film d'huile. Les bagues d'usure composites de haute qualité (telles que le nylon chargé de verre, la résine phénolique ou le bronze phosphoreux) absorbent les chocs latéraux et intègrent des microparticules sans endommager la tige chromée.
Lors de l'assemblage initial de la machine, vérifiez que les deux broches de montage sont strictement parallèles. Un décalage angulaire de 1 millimètre sur une portée de broche de 4 pieds peut générer des centaines de livres de précharge latérale continue avant même que le vérin ne soulève une charge utile.
Lorsque vous demandez une conception de vérin hydraulique personnalisée ou une révision de remplacement pour des applications à charge latérale élevée, fournir ces détails clés accélérera la vérification technique :
Environnement de fonctionnement et cycle de service : pression de service maximale (PSI/bar), fréquence de cycle, charges de poussée/traction.
Type de montage et centres des broches : dimensions broche à broche rétractées et étendues, diamètres des broches et si des roulements sphériques sont nécessaires. Forces latérales ou angulaires connues
Désalignement : attentes de déviation du cadre, charges de vent ou points de charnière décalés. Symptômes de défaillance actuels : si vous remplacez un cylindre existant, partagez des photos de la tige de piston, de la bague de presse-étoupe et des lèvres d'étanchéité usées.
