Estudi i anàlisis del disseny i la definició del procés de fabricació de cilindres hidràulics

Abstract

Aquest Treball de Final de Màster té com a objectiu principal l’estudi i disseny d’un cilindre hidràulic, component fonamental en molts sistemes industrials i de maquinària. A la part inicial del projecte s’aprofundeix en els principis bàsics de la hidràulica, incloent- hi lleis físiques com la de Pascal i la de Bernoulli, que permeten comprendre el funcionament d’aquests dispositius dins dels circuits hidràulics. Es realitza una classificació detallada dels diferents tipus de cilindres hidràulics, com ara els de simple i doble efecte, telescòpics i especials, explicant-ne les característiques, aplicacions, avantatges i inconvenients. Aquesta part proporciona al lector una visió completa de les possibles configuracions i usos en funció de les necessitats del sistema. La part central del treball està dedicada al disseny i dimensionament d’un cilindre hidràulic, seguint les fases proposades per Carles Riba en el seu llibre sobre Metodologia del Disseny de Màquines. Inicialment, s’estudien els requisits del client, clau per aconseguir un cilindre que s’adapti a les seves necessitats. Aquests requisits tenen en compte la pressió de treball, la força a exercir i la carrera total que el cilindre ha de tenir, entre altres aspectes. A continuació, es desenvolupen càlculs tècnics per determinar dimensions clau com el diàmetre del pistó, la tija, el gruix de la camisa, així com la força necessària i la pressió de treball. També es consideren aspectes de resistència de materials, tensions admissibles i factors de seguretat, tot seguint un enfocament normatiu i tècnic rigorós. Així mateix, s’estudien els diferents components que conformen un cilindre hidràulic i el seu disseny: camisa, tapes, tija, juntes, segells i altres elements, analitzant-ne la funció, els materials utilitzats i els criteris de disseny. Es fa èmfasi en la importància de l’estanquitat i la resistència al desgast per garantir el bon funcionament i la durabilitat del sistema. El treball també recull les principals normatives internacionals que regulen el disseny i fabricació de cilindres hidràulics, com ara les normes ISO i DIN, la qual cosa assegura que el disseny proposat compleixi amb estàndards reconeguts a nivell industrial. Finalment, es presenta un cas pràctic en què s’aplica el disseny d’un cilindre hidràulic adaptat a una aplicació real, cosa que permet il·lustrar de manera concreta el procés de disseny tècnic. El cilindre presentat és un cas real d’un cilindre hidràulic telescòpic amb dues expansions. Es presenten les fases de disseny conceptual, disseny de materialització i disseny de detall. A la fase de disseny de detall es presenten els plànols del cilindre exemple, i s’hi defineixen els requeriments dimensionals, de forma i d’acabament superficial, tenint en compte els requeriments relacionats amb la fabricació del conjunt. A les conclusions, se subratlla la rellevància d’un disseny adequat per assegurar l’eficiència, la fiabilitat i la seguretat en sistemes hidràulics industrials.