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#Tendencias de productos
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El actuador de "Donut" toma aplicaciones rotativas
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Toroidal Ram Systems Ltd., con sede en Auckland (Nueva Zelanda), ha desarrollado un exclusivo actuador rotativo de forma toroidal para su uso en aplicaciones de alto par y servicio pesado.
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Se dice que el Torlite es el primer actuador hidráulico de cilindros curvos del mundo capaz de rotaciones angulares de hasta 120°.
Cómo funciona
El Torlite funciona en principio de manera similar a los cilindros hidráulicos simples y robustos de simple efecto. Sin embargo, en lugar de ser lineal, el diseño presenta un cuerpo cilíndrico curvo que alberga una varilla hidráulica de una sola pieza y curvada. Los dos cilindros de acción simple de forma toroidal de la Torlite se oponen entre sí para producir un movimiento rotatorio en ambas direcciones.
Según los funcionarios de la empresa, el nuevo actuador rotativo ha tenido éxito donde otros actuadores de forma toroidal han fallado, gracias a su sello flotante y al ensamblaje de glándulas. "El glándula de sello flotante por el que se mueve el vástago realmente sólo sirve para sostener los sellos y permitir un sellado constante al vástago mientras se flexiona", dijo el ingeniero de diseño James Kells. "Como el extremo de la varilla está rígidamente fijado (no es un punto de pivote), el glándula no es el principal responsable de soportar la carga lateral, como es el caso de un cilindro recto. Utilizamos juntas de presión y limpiaparabrisas estándar, de fábrica, en el glándula. El sello de presión es de ancho estrecho para reducir el desgaste del sello de una varilla curva que pasa a través de él. Nunca hemos tenido problemas con el desgaste prematuro del sello"
El diseño innovador permite un funcionamiento suave y un sellado completo en todo el rango de movimiento del actuador. Actualmente el actuador Torlite es capaz de producir una rotación de salida de 100°, con un aumento a 120° en las obras.
Fabricación simple
Cómo se fabrican las barras curvas de forma rentable suele ser la primera pregunta en la mente de los usuarios potenciales, dijo Kells. "Fabricamos las varillas curvas y el pie de montaje como un artículo de una sola pieza en una máquina de 5 ejes. Las varillas se pulen, se endurecen por inducción (mediante una bobina de inducción hecha a medida) y luego se croman"
Un acabado de cromo endurecido por inducción asegura una profundidad de dureza y una protección contra la corrosión suficientes para soportar el abuso típico de la industria del movimiento de tierras, continuó. Nitrurar las barras estaría bien para aplicaciones donde las barras no son propensas a cargas de impacto. Las tolerancias dimensionales de las varillas acabadas están dentro de los 0,07 mm (menos de 0,003 pulg.).
"No hay nada de extravagante en el proceso de fabricación de una máquina de 5 ejes, por lo que los costes no están fuera de la norma", dijo Kells. Debido a que el cilindro toroidal sólo tiene dos partes móviles primarias - las varillas toroidales que se extienden y se retraen dentro de la carcasa del cilindro - la unidad es mucho más simple que los actuadores helicoidales, que tienen docenas de partes y sellos complejos.
Y no hay que preocuparse por los largos plazos de entrega o los retrasos en la entrega. "Como la mayoría de las piezas de los actuadores Torlite pueden ser fabricadas por cualquier equipo CNC de 5 ejes, vemos esto como una gran ventaja para satisfacer el suministro de unidades a potenciales compañías interesadas en implementar la tecnología", dijo.
Menos piezas móviles también tienden a significar menos posibilidades de desgaste y averías. El mantenimiento de la unidad implica principalmente el reemplazo de los sellos después de un cierto número de horas de funcionamiento. Esto se realiza típicamente en la máquina sin herramientas especiales, lo que resulta en un tiempo de inactividad mínimo. Los actuadores helicoidales, en cambio, deben ser retirados del equipo para su mantenimiento por un técnico capacitado.
Especificaciones de ingeniería
Las fuerzas de accionamiento y retención del actuador de la Torlite están directamente relacionadas tanto con la presión hidráulica de funcionamiento como con el tamaño del cilindro hidráulico. La tasa de flujo del aceite hidráulico determina la velocidad de operación.
Actualmente, se han desarrollado tres tamaños diferentes para inclinar los enganches de las excavadoras de 6, 14 y 20 toneladas. Sin embargo, se puede diseñar fácilmente cualquier tamaño de actuador, siempre que el cuerpo del cilindro y el vástago se puedan producir en una máquina CNC de 5 ejes.
La presión máxima de operación típica es de 3.500 psi. Son posibles presiones y pares mayores, sólo limitados por los niveles de tensión en el pie de la varilla curva. La unidad de 14 toneladas, por ejemplo, produce aproximadamente 12 kNm (8.850 lb-ft) de par a 3.500 psi. El par de retención del Torlite es idéntico a su par de accionamiento, mientras que los actuadores helicoidales se benefician de una geometría interna que proporciona un mayor par de retención.
Los requisitos de flujo hidráulico en un enganche basculante generalmente pueden ajustarse para proporcionar flexibilidad de aplicación. Los orificios de un bloque de válvulas personalizado (que también incluye válvulas de retención y de alivio) pueden modificarse para variar el flujo y, por lo tanto, la velocidad del actuador.
El diseño compacto y de cuerpo estrecho es apropiado para su uso en espacios reducidos. Las dimensiones radiales son similares a las de un actuador helicoidal comparable, pero la longitud axial del Torlite es aproximadamente un tercio menos, y es un 10% más ligero. Y el dispositivo es expandible: varios cilindros pueden ser desplazados axialmente para trabajar juntos y generar mayores salidas de torque.
Posibles aplicaciones
La Torlite está construida para tareas de servicio pesado que requieren un diseño robusto y altas salidas de torsión. El producto puede diseñarse para una aplicación específica o suministrarse como un actuador autónomo en el que las placas de montaje superior e inferior sirven como puntos de sujeción. Además de su uso en máquinas de construcción, es adecuado para equipos marinos, de defensa y agrícolas, seguimiento de matrices solares y antenas parabólicas, automatización industrial y aplicaciones aeroespaciales.
Y aunque la unidad hidráulica actual se centra en aplicaciones de alto par, puede adaptarse a sistemas neumáticos de menor potencia. Toroidal Ram Systems busca asociarse con otros fabricantes interesados en adaptar la tecnología a varias industrias y aplicaciones de ingeniería.
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