Informazioni sul Progetto
- Nome del Progetto: Martinetto idraulico per una gru di grandi dimensioni
- Attrezzatura Applicata: Gru portuale da 90 tonnellate
- Applicazione: Sollevamento delle merci in un porto
- Modello del cilindro: HSG250 × 180 × 1000
- Pressione di lavoro: 25 MPa
- Alesaggio del cilindro: 250 mm
- Diametro esterno del cilindro: 299 mm
- Corsa: 1.000 mm
- Forza di sollevamento richiesta: Circa 90–100 tonnellate
Contesto del Progetto
Il cliente utilizzava una grande gru per il sollevamento di merci in un porto. Il cilindro idraulico originale della gru aveva uno stelo da 80 mm, una flangia di montaggio da 220 × 220 mm e una corsa di soli 400 mm.
Sebbene il cilindro esistente potesse essere montato sulla gru, la sua corsa limitata non era più in grado di soddisfare le esigenze di sollevamento del cliente. Il cliente desiderava quindi sostituirlo con un nuovo martinetto idraulico dotato di una corsa di 1.000 mm e di una capacità di sollevamento compresa tra 90 e 100 tonnellate circa.
Durante la discussione iniziale, il cliente ha indicato un requisito di pressione fino a 600 bar. Tuttavia, la scelta di un cilindro idraulico basata esclusivamente sulla pressione richiesta potrebbe comportare una pressione di sistema superflua, sollecitazioni eccessive sulle guarnizioni e sui componenti del cilindro, nonché requisiti più elevati per le apparecchiature idrauliche associate.
AISOAR ha quindi valutato l'applicazione della gru, la forza di sollevamento richiesta, le dimensioni di installazione disponibili, la disposizione di montaggio originale e le dimensioni proposte per i cilindri, prima di stabilire la configurazione finale dei cilindri.
Requisiti specifici del cliente
Il cilindro doveva garantire una corsa molto più lunga, pur rimanendo compatibile con la struttura esistente della gru. Diversi requisiti tecnici richiedevano particolare attenzione.
1. La corsa è aumentata da 400 mm a 1.000 mm
L'aumento della corsa di 600 mm ha modificato le condizioni strutturali del cilindro. Lo stelo del pistone più lungo richiedeva una rigidità e una durezza superficiale sufficienti per sopportare il carico senza deformazioni eccessive né un aumento del rischio di danni durante il funzionamento.
2. Asta del pistone cava di grandi dimensioni
Il nuovo cilindro utilizzava uno stelo da 180 mm con sezione cava da 80 mm. Questa configurazione consentiva di ridurre il peso superfluo, ma lo stelo doveva comunque garantire una resistenza sufficiente a sostenere il carico di sollevamento specificato.
È stato quindi necessario considerare nel loro insieme la struttura dell’asta, lo spessore della parete, le proprietà del materiale e il metodo di lavorazione, anziché trattare l’asta cava come una normale asta del pistone piena.
3. Forza di sollevamento di circa 90–100 tonnellate
Il martinetto idraulico doveva generare una forza di spinta sufficiente a sollevare in modo affidabile il carico richiesto. È stato quindi necessario adeguare il diametro interno del cilindro e la pressione di esercizio effettiva sulla base di calcoli della forza, anziché adottare direttamente la pressione di 600 bar inizialmente proposta.
4. Compatibilità con l'installazione originale
Il cilindro di ricambio doveva adattarsi alla posizione di installazione esistente della gru. Le dimensioni della flangia, la disposizione dei collegamenti, la struttura complessiva e la posizione delle interfacce dovevano essere verificate sulla base del disegno originale del cilindro fornito dal cliente, delle fotografie della gru e dello schizzo quotato.
5. Tenuta affidabile in condizioni di carico elevato
Le guarnizioni dovevano resistere alla pressione di esercizio selezionata e a un funzionamento ripetuto sotto carichi elevati. Una configurazione di tenuta inadeguata avrebbe potuto causare l’estrusione della guarnizione, perdite interne, perdite esterne o guasti prematuri.
6. Collaudo in fabbrica specifico per l'applicazione
Prima della consegna, il cilindro doveva essere sottoposto a collaudo, prestando particolare attenzione alla pressione di esercizio, al mantenimento della pressione, al movimento, alle prestazioni di tenuta e alla capacità di carico.
La soluzione personalizzata di AISOAR per i cilindri idraulici
Ciò equivale a una forza di spinta teorica di circa 125 tonnellate. Tenendo conto dell'efficienza idraulica, dell'attrito e di un adeguato margine operativo, questa configurazione è in grado di fornire la forza di lavoro richiesta, pari a circa 90–100 tonnellate.
Calcolo del diametro interno del cilindro e della pressione di esercizio
Per un cilindro con un diametro interno di 250 mm, la forza di spinta teorica a 25 MPa si calcola come segue:
Ciò equivale a una forza di spinta teorica di circa 125 tonnellate. Tenendo conto dell'efficienza idraulica, dell'attrito e di un adeguato margine operativo, questa configurazione è in grado di fornire la forza di lavoro richiesta, pari a circa 90–100 tonnellate.
Pertanto, per il progetto definitivo è stata scelta una pressione di esercizio di 25 MPa. Ciò ha permesso di evitare di far funzionare il cilindro alla pressione di 600 bar inizialmente proposta, pur garantendo la forza di sollevamento richiesta.
Ridurre la pressione superflua nell'impianto contribuisce inoltre a diminuire le sollecitazioni esercitate sul corpo del cilindro, sulle guarnizioni, sugli attacchi, sui tubi flessibili e sui relativi componenti idraulici.
Asta del pistone cava rinforzata
Il diametro dello stelo del pistone è stato aumentato a 180 mm, con un diametro interno cavo di 80 mm. Le dimensioni dello stelo sono state scelte in funzione della corsa più lunga e dell'applicazione con carichi pesanti.
Lo stelo del pistone è stato sottoposto a trattamento termico e cromatura per migliorare:
- Durezza superficiale
- Resistenza all'usura
- Resistenza alla corrosione
- Resistenza ai danni superficiali
- Affidabilità del servizio durante ripetute operazioni di estensione e retrazione
È stata prestata particolare attenzione alla relazione tra la struttura a barra cava, la corsa di 1.000 mm e la forza di sollevamento richiesta.
Struttura compatibile con l'installazione
Il nuovo cilindro è stato progettato in base alla configurazione di montaggio dell'unità originale. Le dimensioni della flangia e dei raccordi sono state riviste in modo che il cliente potesse sostituire il precedente cilindro con corsa di 400 mm senza dover apportare modifiche sostanziali alla struttura della gru.
Questo approccio progettuale ha ridotto il rischio di installazione normalmente associato alla sostituzione di un cilindro esistente con un modello notevolmente più lungo.
Sistema di tenuta ad alta pressione
Il sistema di tenuta è stato scelto in funzione della pressione di esercizio finale di 25 MPa e delle condizioni di sollevamento di carichi pesanti. L'obiettivo era quello di impedire l'estrusione della tenuta e garantire prestazioni di tenuta stabili durante la pressurizzazione, il mantenimento della pressione e il funzionamento ripetuto.
I componenti di tenuta e guida contribuiscono inoltre a mantenere l'allineamento tra lo stelo del pistone e il corpo del cilindro, aspetto particolarmente importante nel caso di cilindri di grande diametro e a corsa lunga.
Risultato del progetto
Il martinetto idraulico completato garantiva una corsa di 1.000 mm e una forza di spinta calcolata di circa 96,2 tonnellate metriche a 25 MPa, soddisfacendo così la forza di sollevamento richiesta dal cliente, compresa tra 90 e 100 tonnellate.
Rispetto al cilindro originale con corsa di 400 mm, la soluzione personalizzata ha garantito un raggio di sollevamento notevolmente maggiore, pur mantenendo la compatibilità con la configurazione di montaggio esistente della gru. Lo stelo cavo rinforzato, il sistema di tenuta adeguato e la selezione della pressione specifica per l’applicazione hanno inoltre migliorato l’affidabilità del cilindro durante il funzionamento con carichi pesanti.
Il progetto completato prevedeva:
- Una corsa di sollevamento più lunga
- Circa 90–100 tonnellate di manodopera necessaria
- Maggiore resistenza dello stelo del pistone e maggiore durata della superficie
- Tenuta affidabile in condizioni di carico elevato
- Compatibilità con l'installazione originale
- Pressione di esercizio più adeguata all'applicazione
Cilindri idraulici su misura per applicazioni con gru
AISOAR progetta e produce cilindri idraulici e martinetti idraulici su misura per gru portuali, gru mobili, attrezzature di sollevamento, macchinari edili e altre applicazioni per impieghi gravosi.
I clienti possono fornire un disegno esistente, un cilindro danneggiato, una fotografia dell'attrezzatura, uno schizzo dimensionale o i parametri operativi richiesti. Il nostro team di ingegneri è in grado di valutare il diametro interno, il diametro dello stelo, la corsa, la pressione, la configurazione di montaggio e la forza di uscita richiesta per sviluppare una soluzione di sostituzione adeguata.
Inviateci il disegno del cilindro e le specifiche operative della gru per discutere una soluzione personalizzata per il cilindro idraulico.
