Informações do Projeto
- Nome do Projeto: Macaco hidráulico para um guindaste de grandes dimensões
- Equipamento Aplicado: Guindaste portuário de 90 toneladas
- Aplicação: Manuseamento de carga num porto
- Modelo do cilindro: HSG250 × 180 × 1000
- Pressão de Trabalho: 25 MPa
- Diâmetro do cilindro: 250 mm
- Diâmetro exterior do cilindro: 299 mm
- Curso: 1 000 mm
- Força de elevação necessária: Aproximadamente 90–100 toneladas
Contexto do Projeto
O cliente operava uma grande grua para o levantamento de carga num porto. O cilindro hidráulico original da grua tinha uma haste de pistão de 80 mm, um flange de montagem de 220 × 220 mm e um curso de apenas 400 mm.
Embora o cilindro existente pudesse ser instalado no guindaste, o seu curso limitado já não satisfazia os requisitos de elevação do cliente. Por conseguinte, o cliente pretendia substituí-lo por um novo macaco hidráulico com um curso de 1 000 mm e uma capacidade de elevação aproximada de 90 a 100 toneladas.
Durante a discussão inicial, o cliente propôs um requisito de pressão de até 600 bar. No entanto, a seleção de um cilindro hidráulico com base apenas na pressão solicitada poderia resultar numa pressão desnecessária no sistema, numa tensão excessiva nas juntas e nos componentes do cilindro e em requisitos mais elevados para o equipamento hidráulico associado.
Assim, a AISOAR avaliou a aplicação do guindaste, a força de elevação necessária, as dimensões de instalação disponíveis, a disposição de montagem original e as dimensões propostas para os cilindros, antes de determinar a configuração final dos cilindros.
Requisitos Especiais do Cliente
O cilindro tinha de proporcionar um curso muito mais longo, mantendo-se, ao mesmo tempo, compatível com a estrutura existente do guindaste. Vários requisitos técnicos exigiram uma atenção especial.
1. O curso aumentou de 400 mm para 1 000 mm
O aumento do curso em 600 mm alterou as condições estruturais do cilindro. A haste do pistão mais longa exigia rigidez e dureza superficial suficientes para suportar a carga sem deformações excessivas nem um risco acrescido de danos durante o funcionamento.
2. Haste de pistão oca de grandes dimensões
O novo cilindro utilizava uma haste de pistão de 180 mm com uma secção oca de 80 mm. Esta configuração reduziu o peso desnecessário, mas a haste tinha ainda de manter resistência suficiente sob a carga de elevação especificada.
Por conseguinte, foi necessário considerar em conjunto a estrutura da haste, a espessura da parede, as propriedades do material e o método de processamento, em vez de tratar a haste oca como uma haste de pistão sólida padrão.
3. Força de elevação de aproximadamente 90–100 toneladas
O macaco hidráulico precisava de gerar força de empurrar suficiente para levantar a carga necessária de forma fiável. Por conseguinte, o diâmetro do cilindro e a pressão de trabalho real tiveram de ser ajustados através de cálculos de força, em vez de se adotar diretamente a pressão de 600 bar inicialmente proposta.
4. Compatibilidade com a instalação original
O cilindro de substituição tinha de se adaptar à posição de instalação existente do guindaste. As dimensões da sua flange, a disposição das ligações, a estrutura geral e a localização das interfaces tiveram de ser confirmadas com base no desenho original do cilindro fornecido pelo cliente, nas fotografias do guindaste e num esboço dimensional.
5. Vedação fiável sob cargas elevadas
As juntas tinham de suportar a pressão de funcionamento selecionada e o funcionamento repetido sob cargas pesadas. Uma configuração de vedação inadequada poderia provocar a extrusão da junta, fugas internas, fugas externas ou falha prematura.
6. Testes de fábrica específicos para cada aplicação
Antes da entrega, o cilindro teve de ser submetido a testes, com especial atenção à pressão de funcionamento, à manutenção da pressão, ao movimento, ao desempenho de vedação e à capacidade de suporte de carga.
Solução personalizada de cilindros hidráulicos da AISOAR
Isto equivale a uma força de empurrão teórica de aproximadamente 125 toneladas. Após ter em conta a eficiência hidráulica, o atrito e uma margem de operação adequada, a configuração pode fornecer a força de trabalho necessária de aproximadamente 90–100 toneladas.
Cálculo do diâmetro interno do cilindro e da pressão de trabalho
Para um cilindro com um diâmetro interno de 250 mm, a força de empurrão teórica a 25 MPa é calculada da seguinte forma:
Isto equivale a uma força de empurrão teórica de aproximadamente 125 toneladas. Após ter em conta a eficiência hidráulica, o atrito e uma margem de operação adequada, a configuração pode fornecer a força de trabalho necessária de aproximadamente 90–100 toneladas.
Por conseguinte, foi selecionada uma pressão de trabalho de 25 MPa para o projeto final. Isto eliminou a necessidade de operar o cilindro à pressão inicialmente proposta de 600 bar, mantendo, ao mesmo tempo, a força de elevação necessária.
A redução da pressão desnecessária no sistema também ajuda a diminuir a tensão exercida sobre o corpo do cilindro, as juntas, as conexões, as mangueiras e os componentes hidráulicos associados.
Haste de pistão oca reforçada
O diâmetro da haste do pistão foi aumentado para 180 mm, com um diâmetro interno oco de 80 mm. As dimensões da haste foram selecionadas de acordo com o curso mais longo e a aplicação para cargas pesadas.
A haste do pistão foi submetida a um tratamento térmico e a um revestimento de cromo para melhorar:
- dureza da superfície
- resistência ao desgaste
- resistência à corrosão
- Resistência a danos superficiais
- Fiabilidade do serviço durante a extensão e retração repetidas
Foi dada especial atenção à relação entre a estrutura da haste oca, o curso de 1 000 mm e a força de elevação necessária.
Estrutura compatível com a instalação
O novo cilindro foi concebido de acordo com a disposição de montagem da unidade original. As dimensões do flange e das ligações foram revistas para que o cliente pudesse substituir o cilindro anterior, com um curso de 400 mm, sem ter de realizar grandes alterações na estrutura do guindaste.
Esta abordagem de conceção reduziu o risco de instalação normalmente associado à substituição de um cilindro existente por um modelo substancialmente mais comprido.
Sistema de vedação de alta pressão
O sistema de vedação foi selecionado de acordo com a pressão de trabalho final de 25 MPa e com as condições de elevação de cargas pesadas. O objetivo era evitar a extrusão da vedação e manter um desempenho de vedação estável durante a pressurização, a manutenção da pressão e o funcionamento repetido.
Os componentes de vedação e guia também ajudam a manter o alinhamento entre a haste do pistão e o corpo do cilindro, o que é particularmente importante num cilindro de grande diâmetro e curso longo.
Resultado do projeto
O macaco hidráulico concluído proporcionava um curso de 1 000 mm e uma força de empurrar calculada de aproximadamente 96,2 toneladas métricas a 25 MPa, satisfazendo a força de elevação exigida pelo cliente, que se situava entre 90 e 100 toneladas.
Em comparação com o cilindro original de curso de 400 mm, a solução personalizada proporcionou um alcance de elevação substancialmente maior, mantendo simultaneamente a compatibilidade com o sistema de montagem existente da grua. A haste de pistão oca reforçada, o sistema de vedação adequado e a seleção da pressão específica para a aplicação também melhoraram a fiabilidade do cilindro em condições de funcionamento com cargas pesadas.
O projeto concluído previa:
- Um curso de elevação mais longo
- Aproximadamente 90–100 toneladas de mão-de-obra necessária
- Maior resistência da haste do pistão e maior durabilidade da superfície
- Vedação fiável em condições de carga elevada
- Compatibilidade com a instalação original
- Pressão de funcionamento mais adequada para a aplicação
Cilindros hidráulicos personalizados para aplicações em gruas
A AISOAR concebe e fabrica cilindros hidráulicos e macacos hidráulicos personalizados para guindastes portuários, guindastes móveis, equipamento de elevação, maquinaria de construção e outras aplicações de serviço pesado.
Os clientes podem fornecer um desenho existente, um cilindro danificado, uma fotografia do equipamento, um esboço dimensional ou os parâmetros de funcionamento necessários. A nossa equipa de engenharia pode avaliar o diâmetro interior, o diâmetro da haste, o curso, a pressão, a disposição de montagem e a força de saída necessária para desenvolver uma solução de substituição adequada.
Envie-nos o desenho do seu cilindro e os requisitos de funcionamento da grua para discutirmos uma solução personalizada de cilindros hidráulicos.
