Projektinformationen
- Projektname: Hydraulikheber für einen Großkran
- Angewandte Ausrüstung: 90-Tonnen-Hafenkran
- Anwendung: Ladungsumschlag in einem Hafen
- Zylindermodell: HSG250 × 180 × 1000
- Betriebsdruck: 25 MPa
- Zylinderbohrung: 250 mm
- Außendurchmesser des Zylinders: 299 mm
- Hublänge: 1.000 mm
- Erforderliche Hubkraft: Etwa 90–100 Tonnen
Projekt Hintergrund
Der Kunde betrieb einen großen Kran zum Heben von Fracht in einem Hafen. Der ursprüngliche Hydraulikzylinder des Krans hatte eine Kolbenstange von 80 mm, einen Befestigungsflansch von 220 × 220 mm und einen Hub von nur 400 mm.
Zwar konnte der vorhandene Zylinder am Kran montiert werden, doch reichte sein begrenzter Hub nicht mehr aus, um die Hebeanforderungen des Kunden zu erfüllen. Der Kunde wollte ihn daher durch einen neuen Hydraulikzylinder mit einem Hub von 1.000 mm und einer Hubkraft von etwa 90–100 Tonnen ersetzen.
Im Rahmen der ersten Gespräche schlug der Kunde eine Druckanforderung von bis zu 600 bar vor. Die Auswahl eines Hydraulikzylinders allein auf der Grundlage des geforderten Drucks könnte jedoch zu unnötigem Systemdruck, einer übermäßigen Belastung der Dichtungen und Zylinderkomponenten sowie höheren Anforderungen an die zugehörige Hydraulikausrüstung führen.
AISOAR hat daher die Krananwendung, die erforderliche Hubkraft, die verfügbaren Einbaumaße, die ursprüngliche Befestigungsanordnung sowie die vorgeschlagenen Zylinderabmessungen geprüft, bevor die endgültige Zylinderkonfiguration festgelegt wurde.
Besondere Anforderungen des Kunden
Der Zylinder musste einen deutlich längeren Hub ermöglichen und gleichzeitig mit der bestehenden Krankonstruktion kompatibel bleiben. Dabei galten mehrere technische Anforderungen, die besondere Beachtung erforderten.
1. Hub von 400 mm auf 1.000 mm erhöht
Durch die Verlängerung des Hubs um 600 mm änderten sich die konstruktiven Gegebenheiten des Zylinders. Die längere Kolbenstange erforderte eine ausreichende Steifigkeit und Oberflächenhärte, um der Belastung standzuhalten, ohne dass es zu übermäßigen Verformungen oder einem erhöhten Schadensrisiko im Betrieb kam.
2. Große hohle Kolbenstange
Der neue Zylinder verfügte über eine 180 mm lange Kolbenstange mit einem Hohlprofil von 80 mm. Diese Bauweise reduzierte unnötiges Gewicht, dennoch musste die Stange unter der vorgegebenen Hublast eine ausreichende Festigkeit aufweisen.
Daher mussten die Stangenstruktur, die Wandstärke, die Materialeigenschaften und das Verarbeitungsverfahren gemeinsam berücksichtigt werden, anstatt die Hohlstange wie eine herkömmliche massive Kolbenstange zu behandeln.
3. Hubkraft von etwa 90–100 Tonnen
Der Hydraulikzylinder musste eine ausreichende Schubkraft erzeugen, um die erforderliche Last zuverlässig anzuheben. Daher mussten die Zylinderbohrung und der tatsächliche Arbeitsdruck anhand von Kraftberechnungen aufeinander abgestimmt werden, anstatt direkt den ursprünglich vorgeschlagenen Druck von 600 bar zu übernehmen.
4. Kompatibilität mit der ursprünglichen Installation
Der Ersatzzylinder musste an die bestehende Einbaulage des Krans angepasst werden. Die Abmessungen des Flansches, die Anschlussanordnung, der Gesamtaufbau und die Schnittstellenpositionen mussten anhand der Original-Zylinderzeichnung des Kunden, von Fotos des Krans und einer Maßskizze überprüft werden.
5. Zuverlässige Abdichtung unter hoher Belastung
Die Dichtungen mussten dem gewählten Betriebsdruck und wiederholtem Hochlastbetrieb standhalten. Eine ungeeignete Dichtungsanordnung könnte zu einem Herausdrücken der Dichtung, zu internen oder externen Leckagen oder zu einem vorzeitigen Ausfall führen.
6. Anwendungsspezifische Werksprüfungen
Vor der Auslieferung musste der Zylinder geprüft werden, wobei besonderes Augenmerk auf den Betriebsdruck, die Druckhaltung, die Bewegung, die Dichtleistung und die Tragfähigkeit zu legen war.
Die maßgeschneiderte Hydraulikzylinder-Lösung von AISOAR
Dies entspricht einer theoretischen Schubkraft von etwa 125 Tonnen. Unter Berücksichtigung des hydraulischen Wirkungsgrads, der Reibung und einer angemessenen Betriebsreserve kann die Konfiguration die erforderliche Arbeitskraft von etwa 90–100 Tonnen bereitstellen.
Berechnung von Zylinderbohrung und Betriebsdruck
Für einen Zylinder mit einer Bohrung von 250 mm berechnet sich die theoretische Schubkraft bei 25 MPa wie folgt:
Dies entspricht einer theoretischen Schubkraft von etwa 125 Tonnen. Unter Berücksichtigung des hydraulischen Wirkungsgrads, der Reibung und einer angemessenen Betriebsreserve kann die Konfiguration die erforderliche Arbeitskraft von etwa 90–100 Tonnen bereitstellen.
Daher wurde für die endgültige Auslegung ein Betriebsdruck von 25 MPa gewählt. Dadurch entfiel die Notwendigkeit, den Zylinder mit den ursprünglich vorgesehenen 600 bar zu betreiben, während die erforderliche Hubkraft dennoch erreicht wurde.
Durch die Reduzierung des unnötigen Systemdrucks wird auch die Belastung des Zylinderrohrs, der Dichtungen, der Anschlüsse, der Schläuche und der zugehörigen Hydraulikkomponenten verringert.
Verstärkte Hohlkolbenstange
Der Durchmesser der Kolbenstange wurde auf 180 mm erhöht, bei einem Innendurchmesser von 80 mm. Die Abmessungen der Stange wurden entsprechend dem längeren Hub und dem Einsatz unter hoher Belastung gewählt.
Die Kolbenstange wurde einer Wärmebehandlung und einer Verchromung unterzogen, um folgende Eigenschaften zu verbessern:
- Oberflächenhärte
- Verschleißfestigkeit
- Korrosionsbeständigkeit
- Beständigkeit gegen Oberflächenbeschädigungen
- Betriebssicherheit bei wiederholtem Aus- und Einfahren
Besonderes Augenmerk wurde auf den Zusammenhang zwischen der Hohlstangenkonstruktion, dem Hub von 1.000 mm und der erforderlichen Hubkraft gelegt.
Installationskompatible Struktur
Der neue Zylinder wurde entsprechend der Einbaulage des Originalbauteils konstruiert. Die Flansch- und Anschlussmaße wurden so angepasst, dass der Kunde den bisherigen Zylinder mit 400 mm Hub austauschen konnte, ohne größere Änderungen an der Krankonstruktion vornehmen zu müssen.
Durch diesen Konstruktionsansatz wurde das Installationsrisiko verringert, das normalerweise mit dem Austausch eines vorhandenen Zylinders durch ein deutlich längeres Modell verbunden ist.
Hochdruck-Dichtungsanordnung
Das Dichtungssystem wurde unter Berücksichtigung des endgültigen Betriebsdrucks von 25 MPa und der hohen Belastungen beim Heben ausgewählt. Ziel war es, ein Herausdrücken der Dichtung zu verhindern und eine stabile Dichtungsleistung während des Druckaufbaus, der Druckhaltung und des wiederholten Betriebs aufrechtzuerhalten.
Die Dichtungs- und Führungskomponenten tragen zudem dazu bei, die Ausrichtung zwischen Kolbenstange und Zylinderrohr aufrechtzuerhalten, was insbesondere bei Zylindern mit großem Durchmesser und langem Hub von Bedeutung ist.
Projektergebnis
Der fertiggestellte Hydraulikzylinder bot einen Hub von 1.000 mm und eine berechnete Schubkraft von etwa 96,2 Tonnen bei 25 MPa, womit er die vom Kunden geforderte Hubkraft von 90–100 Tonnen erfüllte.
Im Vergleich zum ursprünglichen Zylinder mit 400 mm Hub bot die maßgeschneiderte Lösung einen deutlich größeren Hubbereich, wobei die Kompatibilität mit der bestehenden Befestigungsanordnung des Krans gewahrt blieb. Die verstärkte hohle Kolbenstange, das geeignete Dichtungssystem und die anwendungsspezifische Druckauswahl trugen zudem zur Verbesserung der Zuverlässigkeit des Zylinders im Schwerlastbetrieb bei.
Der fertige Entwurf sah Folgendes vor:
- Ein längerer Hub
- Etwa 90–100 Tonnen erforderliche Arbeitskraft
- Verbesserte Festigkeit der Kolbenstange und Oberflächenbeständigkeit
- Zuverlässige Abdichtung unter hoher Belastung
- Kompatibilität mit der ursprünglichen Installation
- Ein für die Anwendung besser geeigneter Betriebsdruck
Maßgefertigte Hydraulikzylinder für Krananwendungen
AISOAR entwickelt und fertigt maßgeschneiderte Hydraulikzylinder und Hydraulikheber für Hafenkräne, Mobilkräne, Hebezeuge, Baumaschinen und andere Hochleistungsanwendungen.
Kunden können eine vorhandene Zeichnung, einen beschädigten Zylinder, ein Foto der Anlage, eine Maßskizze oder die erforderlichen Betriebsparameter bereitstellen. Unser Ingenieurteam kann die Bohrung, den Kolbenstangendurchmesser, den Hub, den Druck, die Befestigungsart und die erforderliche Ausgangskraft bewerten, um eine geeignete Ersatzlösung zu entwickeln.
Senden Sie uns Ihre Zylinderzeichnung und die Anforderungen an den Kranbetrieb zu, damit wir eine maßgeschneiderte Hydraulikzylinderlösung besprechen können.
