Hydrauliekcilinders voor harvesters, forwarders en houtkranen: Ponsse, John Deere, Komatsu en andere merken vanuit het perspectief van een cilinderbouwer

Hydroforce krijgt steeds vaker aanvragen voor cilinders voor bosbouwmachines. Klanten vragen om kraan- en kopcilinders, maar ook om stuur- en schuifbladcilinders op het chassis. Wij bouwen ze allemaal in onze eigen werkplaats, naar de tekening van de klant of naar de afmetingen van de oude cilinder. Hieronder lopen we gangbare machineklassen en hun cilinders langs en laten we zien wat we in het ontwerp meenemen voordat het verspanen begint.

Wat elke machineklasse draagt

Fabrikanten van bosbouwmachines publiceren zelden cilindermaten, en hun onderdelencatalogi zijn alleen via dealers op serienummer toegankelijk. De opbouw van de machine is wel openbaar en laat zien welke cilinders erop zitten.

Maatbereiken per cilindertype

De maten volgen de ISO 3320-reeks. Cilinders buiten de reeks bouwen we naar de tekening van de klant of naar de afmetingen van de oude cilinder. De tabel toont het bereik van hydrauliekcilinders dat we kunnen bouwen, niet de cilindermaten van een bepaalde machine.

Volgens gepubliceerde gegevens werken houtkranen op 185 tot 270 bar en zijn harvesterkoppen geschikt voor maximaal 350 bar.

Kraancilinders

De hefcilinder zit onder de hoofdarm, aan de kant waar de kop de stam verwerkt. Een stam of de kop zelf kan hem daar raken. Bij de Epsilon M120Z lopen de uitschuifcilinder en de slangen binnen in de arm. Bij een open kraan krijgt de cilinderbuis klappen te verduren en raakt de zuigerstang bekrast. In het ontwerp houden we hier rekening mee.

Wanneer de arm zwenkt, belast hij de cilinder ook zijdelings en slijt de geleidebus aan één kant. Bij lange slagen verlengen we de geleiding en plaatsen we een afstandsbuis, zodat zuiger en geleiding bij volledige uitschuiving ver genoeg uit elkaar blijven. Uitschuifcilinders zijn de slankste van de kraan. Bij een boring van 50 mm en een slaglengte van 2500 mm bepaalt de rechtheid van de zuigerstang hoeveel last zo’n cilinder kan dragen.

Cilinders van de harvesterkop

Een kop sluit zijn messen om de stam en drukt de aanvoerrollen bij elke boom talloze keren tegen de bast. Cilinders sturen de bewegende messen en de aanvoerarmen aan. Een grote kop neemt 320-360 l/min af. De ontakelmessen staan zwaar onder belasting, daarom draaien hun scharnierpunten in bussen met smeernippels.

Elke keer dat de messen sluiten, krijgt de cilinder een drukpiek te verwerken. Wij plaatsen een bufferafdichting vóór de zuigerstangafdichting en een sferisch glijlager in het stangoog, zodat de cilinder niet buigt wanneer het kopframe onder belasting vervormt.

Chassiscilinders

Stuurcilinders knikken het frame en schuifbladcilinders brengen het blad omhoog en omlaag. Op sommige harvesters laten proportioneel aangestuurde cilinders het frame in het scharnierpunt oscilleren. Veel forwarders hebben bovendien cilinders voor cabinevering en cabinenivellering.

Deze cilinders zitten laag, waar modder en stenen rondvliegen. De belasting op een stuurcilinder wisselt van richting bij elke bocht. Nivellerings- en oscillatiecilinders maken het grootste deel van de tijd korte slagen rond één stand, waardoor de zuigerstang slijt over een smalle strook.

Zes oplossingen die we in bosbouwcilinders inbouwen

De onderstaande oplossingen zijn standaard geworden, zowel in onze werkplaats als in de hele sector. Een speciale uitvoering voor een bepaalde machine bouwen we op verzoek van de klant.

1. Afstrijkers en stofbalgen

Bast, hars, zaagsel en ijs komen allemaal bij de afstrijker, en een hogedrukreiniger drijft fijn zand in de lip. Een gangbare inklikbare afstrijker laat een kleine spleet bij de behuizing open, waarin slib zich ophoopt en bevriest. We kiezen daarom liever een afstrijker waarvan de buitenlip de behuizing afdekt, of een afstrijker met metalen mantel die in de pakkingbus is geperst.

Niet elke afstrijker kan ijs verwijderen. Veel polyurethaanafstrijkers werken onder 0 °C, maar zijn niet ontworpen om ijs van de zuigerstang af te snijden. Staat de machine in de winter ’s nachts buiten, dan rusten we de cilinders uit met een afstrijker die ijs kan afsnijden. Vóór het lakken maskeren we de zuigerstang, de afstrijker, de aansluitingen en de smeernippels.

Op hef- en uitschuifcilinders met een lange, onbeschermde zuigerstang stellen we een balg voor. Stof, bast en klappen van takken komen dan op de balg terecht in plaats van op de gechroomde zuigerstang. Het balgmateriaal blijft soepel bij vorst. Klemmen houden de balg vast bij de pakkingbus en bij het stangoog, en condens ontsnapt via een afvoer- of ontluchtingsgat.

2. Bussen, ogen en scharnierpunten

Zijdelingse belasting schaaft de geleidebus, en de slijtagedeeltjes vernielen afdichtingen sneller dan vuil van buiten. Op de zuiger en in de pakkingbus gebruiken we geleidebanden met bronsvulling.

Tekeningen voor bosbouwcilinders schrijven sferische glijlagers van GE 35 ES tot GE 60 ES in de ogen voor. Zand pakt zich in de smeergroeven en slijt het brons weg, waarna de pen het oog begint te beschadigen. Zodra er speling is, wordt elke omkering van de belasting een slag. Waar een scharnierpunt moeilijk met een vetspuit te bereiken is, stellen we een aan beide zijden afgedicht lager voor.

Zuigerstangen met een spade- of oogkop smeden we in één stuk, zonder las en zonder schroefdraad tussen stang en kop. Zo’n zuigerstang laten we zien in ons artikel over een 350-bar-cilinder met massief gesmede zuigerstang.

3. Afdichtingen en vloeistoffen

Sommige machinebouwers schrijven een afdichtingsset voor die niet vervangen mag worden. We bewerken de groeven op de zuiger en in de pakkingbus dan voor die set en ontwerpen de rest van de cilinder eromheen. In het veld passen reserveafdichtingen uit dezelfde set direct.

Polyether-polyurethaan werkt tot -40 °C, polyester-kwaliteiten tot -30 °C. FKM als materiaal verdraagt hitte tot +200 °C, maar verliest onder -20 °C zijn elasticiteit. Veel bosbouwmachines draaien op biologisch afbreekbare synthetische ester, en in ester liggen de grenzen van hetzelfde afdichtingsmateriaal lager dan in mineraalolie. Polyester-polyurethaan is het gevoeligst. Voor estersystemen kiezen we polyether-polyurethaan of FKM en vragen we de klant naar de exacte oliekwaliteit.

4. Zwaar werk

Een bosbouwcilinder werkt zijn hele levensduur buiten, en takken en stenen krassen erover. Een dunne laag begint bij de eerste diepe kras te roesten. Tekeningen voor bosbouwcilinders vragen om een primer- en deklaagsysteem van in totaal 80 tot 150 µm of meer, en sommige schrijven tweecomponentenverf voor die bestand is tegen 500 uur zoutsproeitest. We brengen dikke lagen aan en controleren de droge laagdikte met een meetinstrument op de afgewerkte cilinderbuizen. Hoe we de zuigerstangen harden en verchromen, staat beschreven in ons artikel over zuigerstangen.

We graveren het serienummer vóór het lakken, zodat het onder de laag leesbaar blijft.

5. Demping en drukpieken

Kraan- en kopcircuits op deze machines voeren een hoog debiet: grote koppen nemen 320-360 l/min af. Bij dat debiet bereikt de zuiger het einde van de slag met hoge snelheid en slaat hij hard tegen het cilinderdeksel, en via dat deksel tegen de kraanconstructie. Daarom bouwen we einddemping in: aan het einde van de slag gaat een plunjer een boring in het cilinderdeksel in en perst de resterende olie door een vernauwing naar buiten. De tekening bepaalt of de demping werkt bij intrekken, uitschuiven of beide. De vernauwing dimensioneren we op het debiet dat de klant opgeeft.

De bufferafdichting vangt de pieken op. Ze moet een dunne oliefilm doorlaten richting de zuigerstangafdichting, anders raakt er druk ingesloten tussen de twee afdichtingen en gaat de zuigerstang kleven en schokken. We draaien de zuiger aan met het voorgeschreven aanhaalmoment en borgen hem, zodat trillingen hem niet kunnen losmaken.

6. Kou en hitte

In de kou wordt de olie veel dikker, en kopactuatoren worden traag en schokkerig. Olie in lange leidingen blijft het langst koud. Komatsu rust de 845 uit met een dieselkachel voor hydrauliekolie. Toch draaien de eerste slagen op een vrieskoude ochtend op dikke olie bij hoge druk, terwijl de afdichtingen nog stijf van de kou zijn.

De laagste omgevingstemperatuur in de bosbouwtekeningen die we ontvangen is -40 °C. We kiezen het afdichtingsmateriaal op basis van het temperatuurbereik van elke tekening, niet één materiaal voor alle cilinders. In de zomer is oververhitting het risico, en bij een kopcircuit op esterolie schakelen we over op FKM.

Markering en documenten

Ons staal wordt geleverd met EN 10204 3.1-certificaten. Het gegraveerde serienummer koppelt elke cilinder aan deze documenten. Op verzoek van de klant geven we informatie over de voortgang van de productie.

Wat u ons moet sturen

• de tekening, of de oude cilinder zodat wij de afmetingen kunnen opnemen;
• merk, model en montagepositie van de cilinder (kraan heffen, besturing, kop kantelen);
• werkdruk en oliedebiet voor deze functie;
• de afdichtingsset, als die vastligt;
• soort olie: mineraal of biologisch afbreekbare ester;
• bereik van de omgevingstemperatuur;
• verfsysteem, kleur en markering;
• hoeveelheid per type.

De hierboven beschreven oplossingen maken deel uit van ons standaardontwerp. Speciale uitvoeringen bouwen we op aanvraag.

Stuur uw aanvraag naar office@hydroforce.ee of gebruik de contactpagina.