Informations sur le projet
- Nom du Projet : Vérin hydraulique pour une grande grue
- Équipement Appliqué : Grue portuaire de 90 tonnes
- Application : Manutention de marchandises dans un port
- Modèle de cylindre : HSG 250 × 180 × 1 000
- Pression de fonctionnement : 25 MPa
- Alésage du cylindre : 250 mm
- Diamètre extérieur du cylindre : 299 mm
- Course : 1 000 mm
- Force de levage requise : Entre 90 et 100 tonnes environ
Contexte du projet
Le client utilisait une grande grue pour le levage de marchandises dans un port. Le vérin hydraulique d'origine de la grue était équipé d'une tige de piston de 80 mm, d'une bride de fixation de 220 × 220 mm et avait une course de seulement 400 mm.
Bien que le vérin existant puisse être monté sur la grue, sa course limitée ne répondait plus aux besoins du client en matière de levage. Ce dernier souhaitait donc le remplacer par un nouveau vérin hydraulique offrant une course de 1 000 mm et une capacité de levage d'environ 90 à 100 tonnes.
Lors des premières discussions, le client avait émis une exigence de pression pouvant aller jusqu'à 600 bars. Cependant, choisir un vérin hydraulique en se basant uniquement sur la pression demandée pourrait entraîner une pression inutile dans le système, une sollicitation excessive des joints et des composants du vérin, ainsi que des exigences plus élevées pour l'équipement hydraulique associé.
AISOAR a donc évalué l'application de la grue, la force de levage requise, les dimensions d'installation disponibles, la configuration de montage d'origine et les dimensions proposées pour le vérin avant de déterminer la configuration finale de ce dernier.
Exigences particulières du client
Le vérin devait offrir une course nettement plus longue tout en restant compatible avec la structure existante de la grue. Plusieurs exigences techniques ont nécessité une attention particulière.
1. Course augmentée de 400 mm à 1 000 mm
L'augmentation de la course de 600 mm a modifié les conditions structurelles du vérin. La tige de piston plus longue devait présenter une rigidité et une dureté de surface suffisantes pour supporter la charge sans déformation excessive ni risque accru de dommages pendant le fonctionnement.
2. Grande tige de piston creuse
Le nouveau vérin était équipé d'une tige de piston de 180 mm de long, à section creuse de 80 mm. Cette configuration permettait de réduire le poids superflu, mais la tige devait néanmoins conserver une résistance suffisante pour supporter la charge de levage spécifiée.
Il a donc fallu prendre en compte conjointement la structure de la tige, l'épaisseur de la paroi, les propriétés du matériau et le procédé de fabrication, plutôt que de considérer la tige creuse comme une tige de piston pleine standard.
3. Force de levage d'environ 90 à 100 tonnes
Le vérin hydraulique devait générer une force de poussée suffisante pour soulever la charge requise de manière fiable. Il a donc fallu adapter l'alésage du vérin et la pression de service réelle à l'aide de calculs de force, au lieu d'adopter directement la pression de 600 bars initialement proposée.
4. Compatibilité avec l'installation d'origine
Le vérin de remplacement devait s'adapter à l'emplacement actuel de la grue. Les dimensions de sa bride, le type de raccordement, sa structure générale et l'emplacement des interfaces devaient être vérifiés à l'aide du plan d'origine du vérin fourni par le client, de photographies de la grue et d'un croquis coté.
5. Étanchéité fiable sous forte charge
Les joints devaient résister à la pression de service choisie et à des cycles répétés de fonctionnement sous forte charge. Un système d'étanchéité inadapté pouvait entraîner l'extrusion du joint, des fuites internes, des fuites externes ou une défaillance prématurée.
6. Essais en usine spécifiques à l'application
Avant la livraison, le vérin devait être soumis à des essais, en accordant une attention particulière à la pression de service, au maintien de la pression, au mouvement, à l'étanchéité et à la capacité de charge.
La solution sur mesure d'AISOAR en matière de vérins hydrauliques
Cela équivaut à une force de poussée théorique d'environ 125 tonnes. Une fois pris en compte le rendement hydraulique, les frottements et une marge de sécurité appropriée, cette configuration permet de fournir la force de travail requise, comprise entre 90 et 100 tonnes environ.
Calcul de l'alésage du cylindre et de la pression de service
Pour un cylindre d'un alésage de 250 mm, la force de poussée théorique à 25 MPa se calcule comme suit :
Cela équivaut à une force de poussée théorique d'environ 125 tonnes. Une fois pris en compte le rendement hydraulique, les frottements et une marge de sécurité appropriée, cette configuration permet de fournir la force de travail requise, comprise entre 90 et 100 tonnes environ.
C'est pourquoi une pression de service de 25 MPa a été retenue pour la conception finale. Cela a permis d'éviter de faire fonctionner le vérin à la pression initialement proposée de 600 bars, tout en garantissant la force de levage requise.
La réduction de la pression inutile dans le système contribue également à diminuer les contraintes exercées sur le corps du vérin, les joints, les raccords, les flexibles et les composants hydrauliques associés.
Tige de piston creuse renforcée
Le diamètre de la tige de piston a été porté à 180 mm, avec un diamètre intérieur creux de 80 mm. Les dimensions de la tige ont été choisies en fonction de la course plus longue et de l'application à forte charge.
La tige de piston a subi un traitement thermique et un chromage afin d'améliorer :
- La dureté de surface
- La résistance à l'usure
- La résistance à la corrosion
- Résistance aux dommages superficiels
- Fiabilité du service lors d'extensions et de rétractions répétées
Une attention particulière a été accordée à la relation entre la structure à tige creuse, la course de 1 000 mm et la force de levage requise.
Structure compatible avec l'installation
Le nouveau vérin a été conçu en respectant la configuration de montage de l'unité d'origine. Les dimensions de la bride et des raccords ont été revues afin que le client puisse remplacer l'ancien vérin à course de 400 mm sans avoir à apporter de modifications importantes à la structure de la grue.
Cette approche de conception a permis de réduire les risques liés à l'installation, généralement associés au remplacement d'un vérin existant par un modèle nettement plus long.
Dispositif d'étanchéité haute pression
Le système d'étanchéité a été choisi en fonction de la pression de service finale de 25 MPa et des conditions de levage de charges lourdes. L'objectif était d'empêcher l'extrusion des joints et de garantir des performances d'étanchéité stables pendant la mise sous pression, le maintien de la pression et les cycles de fonctionnement répétés.
Les composants d'étanchéité et de guidage contribuent également à maintenir l'alignement entre la tige de piston et le corps du vérin, ce qui est particulièrement important pour un vérin de grand diamètre et à course longue.
Résultat du projet
Le vérin hydraulique ainsi réalisé offrait une course de 1 000 mm et une force de poussée calculée d'environ 96,2 tonnes métriques à 25 MPa, répondant ainsi aux exigences du client en matière de force de levage, comprises entre 90 et 100 tonnes.
Par rapport au vérin d'origine d'une course de 400 mm, cette solution sur mesure a permis d'obtenir une course de levage nettement plus longue tout en conservant la compatibilité avec le système de fixation existant de la grue. La tige de piston creuse renforcée, le système d'étanchéité adapté et le choix d'une pression spécifique à l'application ont également amélioré la fiabilité du vérin lors d'une utilisation sous forte charge.
La conception finale prévoyait :
- Une course de levage plus longue
- Environ 90 à 100 tonnes de main-d'œuvre nécessaire
- Amélioration de la résistance de la tige de piston et de la durabilité de sa surface
- Étanchéité fiable dans des conditions de forte sollicitation
- Compatibilité avec l'installation d'origine
- Une pression de service mieux adaptée à l'application
Vérins hydrauliques sur mesure pour les grues
AISOAR conçoit et fabrique des vérins hydrauliques et des crics hydrauliques sur mesure destinés aux grues portuaires, aux grues mobiles, aux équipements de levage, aux engins de chantier et à d’autres applications à usage intensif.
Les clients peuvent nous fournir un dessin existant, un vérin endommagé, une photo de l'équipement, un croquis coté ou les paramètres de fonctionnement requis. Notre équipe d'ingénieurs peut évaluer l'alésage, le diamètre de la tige, la course, la pression, le mode de fixation et la force de sortie requise afin de mettre au point une solution de remplacement adaptée.
Envoyez-nous le plan de votre vérin ainsi que vos exigences en matière de fonctionnement de la grue afin que nous puissions étudier ensemble une solution sur mesure pour votre vérin hydraulique.
