Oldalrakodó daru hidraulikus csúszóhenger: Tervezés és hibaelemzés

A csúszóhenger egy szerkezeti elem, amely kombinált terhelés mellett is működik, nem csak egy egyszerű működtető szerkezet

A oldalrakodó daru hidraulikus csúszóhenger funkcionálisan különbözik a szabványos hidraulikus hengerektől, mivel egyszerre működik működtetőként és szerkezeti vezetőként. Elsődleges feladata a közbenső gémszakasz vagy az emelővilla-egységet hordozó csúszókocsi meghosszabbítása és visszahúzása, de kinyújtott állapotban a hengertestnek és a rúdnak ellenállnia kell a az eltolt terhelés által kiváltott hajlítónyomaték – olyan terhelés, amely a névleges emelőképesség 30-60%-ának megfelelő oldalerőt képes kifejteni a gém kinyúlásától és a teherközéppont távolságától függően . Ez a kombinált axiális és hajlítási terhelés különbözteti meg a csúszóhengert a hagyományos daru tisztán axiális hidraulikus hengereitől. A henger rúdátmérője, a rúdtartó csapágyköze és a belső dugattyúvezető gyűrű kialakítása úgy van kialakítva, hogy terhelés alatt is egyenes vonalú mozgást tartson fenn anélkül, hogy lehetővé tenné a rúd megdörzsölését vagy a dugattyúnak a henger belsejében történő felcsapódását, amelyek bármelyike ​​azonnal bevágja a henger furatát, és tömítéshibás kaszkádot indít el. Egy tipikus 10 tonnás oldalrakodó csúszóhengere közötti üzemi nyomáson működik 180 és 250 bar , 375 bar-t elérő próbanyomással, és a hengertestet jellemzően csiszolt, hidegen húzott varrat nélküli acélcsőből gyártják, amely megfelel a DIN 2391 vagy ASTM A519 szabványnak, és a furat felülete 0,2-0,4 mikron Ra.

A rúd átmérője és a bal/jobb arány, amely megakadályozza a kihajlást

Az oldalrakodó daru hidraulikus csúszóhengerének egyetlen legkritikusabb tervezési paramétere a rúd átmérője a lökethosszhoz viszonyítva. Amikor a henger teljesen ki van húzva, a rúd összenyomás alatt álló oszlop, és a karcsúsági arány – az effektív oszlophossz osztva a rúd keresztmetszetének forgási sugarával – az alkalmazott terhelésre vonatkozó Euler-kihajlási küszöb alatt kell maradnia. . Egy 1,5 méteres lökethosszú és 60 milliméteres rúdátmérőjű csúszóhengernél a karcsúsági arány hozzávetőlegesen 100:1 csapos végű körülmények között. Ha a rúdtartó csapágya a rúdszem végén hatékony oldaltartást biztosít, akkor a tényleges hossz csökken, és a kihajlási kapacitás akár négyszeresére is nő a nem irányított rúdhoz képest. Ez az oka annak, hogy a csúszóhenger rudat a külső végén mindig egy csúszóblokk vagy görgős kocsi támasztja alá, amely a gémszerkezet belső vezetősínein fut – a rúdvég nem mozog szabadon oldalirányban, és ez a vezetőrendszer a hengerszerelvény teherhordó eleme, nem pusztán beállítási kényelem. Amikor a vezetőblokk a megadott távolságon túl kopik – jellemzően Maximum 0,5-1,0 mm — a rúdvég oldalirányú szabadságot kap, a tényleges oszlophossz nő, és a henger a tervezett kihajlási burkolatán kívül működik.

Krómozási vastagság és lyukasztási ellenállás

A csúszóhenger dugattyúrúdja minimális vastagságig krómozott 20 mikron a normál szolgáltatáshoz és 30-50 mikron tengeri vagy korrozív környezethez nikkel alapozórétegre hordva, amely biztosítja a tényleges korrózióvédelmet. A krómréteg nem korrózióálló – mikro-repedezett és porózus –, de a nikkeles alapréteg tömíti az acél hordozót. Ha felületi rozsdafoltok jelennek meg a csúszóhenger rúdon, az azt jelzi, hogy a krómréteg átkopott, és a nikkel aljzat megsértődött, így szabaddá válik az acél. Ezen a ponton a rúd a lyukképződés korai szakaszában van, és minden meghosszabbítási-visszahúzási ciklus áthúzza a rúd tömítésén a lyukasztott felületet, megdörzsöli a tömítés ajkát és szennyeződést visz be a hidraulikafolyadékba.

A csapágy és vezetőgyűrű rendszer a henger belsejében

Az oldalrakodó daru hidraulikus csúszóhengerében a dugattyú nem érintkezik közvetlenül a henger falával. Tovább lovagol fenollal vagy üveggel töltött PTFE vezetőgyűrűk, amelyeket a dugattyú külső átmérőjébe forgácsolt hornyokba szerelnek, jellemzően két vezetőgyűrű, amelyek egymástól 30-50 milliméteres távolságra vannak egymástól, és a dugattyútömítés közöttük van elhelyezve . Ezek a vezetőgyűrűk elnyelik a csúszóhenger kombinált terhelését, és megakadályozzák a fém-fém érintkezést a dugattyú és a henger között. A hengerfej végén lévő rúd tömszelence hasonló vezetőperselyt tartalmaz – gyakran bronz hátú PTFE kompozitot –, amely megtámasztja a rudat az oldalsó terhelés ellen, és megőrzi a koncentrikusságot a rúdtömítéssel. A vezetőgyűrűk és a henger furata, valamint a rúdpersely és a rúd közötti hézag a következő helyen van megadva: 0,10-0,25 mm átmérő 80-120 mm furatú hengernél . Amikor ez a hézag megduplázódik a vezetőgyűrű kopása miatt, a dugattyútömítés nyomás alatt elkezd kinyomulni a résbe, és a rúdtömítés nem koncentrikus terhelésnek van kitéve, ami felgyorsítja a kopását. A nagy teherbírású konténermozgatási műveleteknél a csúszóhengerek vezetőgyűrűjének cseréje általában 3000-5000 üzemóra, ekkor kell szétszerelni a hengert, meg kell mérni és ki kell cserélni a vezetőgyűrűket, függetlenül attól, hogy a tömítések láthatóan szivárognak-e.

A tömítés konfigurációja és a többajakos rúd tömítési verem

A csúszóhenger rúdtömítése nem egy alkatrész. Ez legalább három funkcionális elem halmozott elrendezése: a elsődleges poliuretán U-csésze tömítés, amely megtartja a rendszer nyomását, egy másodlagos puffertömítés, amely megvédi az elsődleges tömítést a nyomáscsúcsoktól, és tartalék tömítőajakot biztosít, valamint egy külső törlőtömítés, amely lekaparja a szennyeződést a rúd felületéről, mielőtt az elérné a tömítőelemeket . A nagy részecskeszennyezettségű környezetben üzemelő palackokban – szénporral, cementtel vagy fémforgácsot tartalmazó kikötői területeken – egy negyedik elem, egy fém kaparógyűrű is felszerelhető az ablaktörlő elé, hogy mechanikusan távolítsa el a megtapadt törmeléket, amelyet az elasztomer ablaktörlő nem tud elmozdítani. A tömítés anyagának kiválasztása a hidraulikafolyadék típusától és az üzemi hőmérséklettől függ: a szabványos poliuretán tömítések -30 és 100 Celsius fok között vannak besorolva; 100 fok feletti magas hőmérsékletű alkalmazásokhoz fluor-karbon tömítések vannak előírva. A csúszóhengereknél a leggyakoribb tömítés meghibásodási módja az, hogy az ablaktörlő tömítése leromlik, és lehetővé teszi, hogy a szennyeződés elérje az elsődleges U-csészét, amely aztán átfedő anyagként működik a tömítőajak és a krómrúd felülete között, és mindkettőbe hornyot hord.

A dugattyútömítés és a belső bypass szivárgás

A dugattyútömítés, amely a dugattyún található a hengercső belsejében, elválasztja a henger teljes furatú oldalát a gyűrűs oldaltól. Ez jellemzően a PTFE alapú lépcsős tömítés elasztomer energizáló gyűrűvel, amely biztosítja a radiális érintkezési erőt , vagy üveggel töltött PTFE papucstömítés a nagyobb nyomású alkalmazásokhoz. Amikor a dugattyútömítés elhasználódik, a hidraulikafolyadék belülről megkerüli a dugattyú nagynyomású oldalát az alacsony nyomású oldal felé, és a tünet a henger terhelés alatti elsodródása – a csúszókocsi lassan visszahúzódik, még akkor is, ha a vezérlőszelep semleges helyzetben van. Ez a belső szivárgás nem okoz külső folyadékszivárgást, és szemrevételezéssel nem diagnosztizálható. A vizsgálat során nyomás alá kell helyezni a hengert teljesen kinyújtott rúddal, és meg kell mérni a rúd visszahúzódási sebességét egy időzített időközönként; a sodródási sebesség meghaladja Az 5 mm/perc névleges terhelés mellett jellemzően cserére szoruló dugattyútömítést jelez .

Hidraulikafolyadék szennyeződése és a csúszóhenger sebezhetősége

Az oldalsó rakodódaru csúszóhengere vízszintesen működik, és ez az orientáció érzékenyebbé teszi bizonyos szennyeződésekkel kapcsolatos meghibásodási módokra, mint a függőlegesen szerelt henger. Függőleges hengerben a gravitáció segít a részecskék szennyeződésének letelepedésében a henger aljára, távol a dugattyútömítéstől. Vízszintes csúszóhengerben a a szennyeződés a hordó furatának teljes hosszában felfüggesztve marad, és minden ütés végighúzza a részecskéket a teljes tömítés érintkezési felületén . A rúd kinyújtott állapotban ki van téve a környezeti pornak és nedvességnek, és minden visszahúzási ciklus az ablaktörlő tömítésébe húzza azt, ami a rúd felületére került. A hidraulikus rendszer szűrőjének meg kell őriznie a folyadék tisztaságát ISO 4406 18/16/13 vagy jobb a kikötőben vagy ipari környezetben működő csúszóhengerekhez , a visszatérő szűrővel akár 10 mikron abszolút méretű részecskéket is felfog. A figyelmen kívül hagyott szűrő megkerülő jelzője vagy a meghatározott időközönként nem cserélt szűrőelem közvetlen érintkezésbe hozza a csúszóhenger tömítéseket koptató részecskékkel, amelyek 50-70%-kal csökkentik a tömítés élettartamát egy tiszta folyadékkal működő hengerhez képest.

A rúd egyenessége és a tolerancia, amely megakadályozza a tömítések károsodását

Az oldalrakodó daru hidraulikus csúszóhengerének dugattyúrúdjának meg kell tartania az egyenességi tűréshatárt, amelyet gyakran adnak meg, de ritkán ellenőriznek a henger üzembe helyezése után. Az új csúszóhenger rúd szabványos egyenességi tűréshatára a következő 0,2 milliméter a rúd hosszának méterenként, a teljes indikátor leolvasásaként mérve a rúd felezőpontjában, a rúd mindkét végén megtámasztva . Az a rúd, amely elhajlott – jellemzően a csúszókocsi oldalsó ütközéséből vagy a daru túlterhelt gém melletti, részben kinyújtott csúszóhengerrel történő működtetése következtében – meghaladja ezt a tűréshatárt. A hajlított rúd minden löketnél ciklikus oldalterhelést ró a rúdperselyre és a tömítésre, jellegzetes kopási mintázatot hozva létre: a rúdpersely ovális alakúra kopik, és a rúdtömítés szivárgást hoz létre, amely csak egy adott rúdnyújtási pozícióban jelenik meg – abban a helyzetben, ahol a hajlított rész áthalad a tömítésen. A rúd egyenességének ellenőrzése számlapjelzővel és V-blokkokkal egy diagnosztikai lépés, amelyet minden olyan esetben el kell végezni, amikor egy csúszóhenger megmagyarázhatatlan tömítéshibát mutat röviddel a csere után, mert a meggörbült rúd a beszerelést követő heteken belül tönkreteszi az új tömítéskészletet.

Szerelési igazítás és a soha nem tervezett oldalirányú terhelés

A csúszóhenger a daru fő gémszerkezete és a csúszótalp között van felszerelve, mindkét végén csapos kapcsos rögzítőkön keresztül. Ha ez a két rögzítési pont a megadott tűréshatáron belül nem ugyanazon a tengelyen helyezkedik el, a hengert egy állandó oldalterhelés, amely a rúdcsapágyakra és a dugattyúvezetőkre hat akkor is, ha a henger nincs munkaterhelés alatt . A csúszóhenger beépítésének beállítási tűrése jellemzően ±0,5 milliméteres koaxialitás a hengervég és a rúdvég rögzítőcsapjai között a teljes lökethosszon . Elcsúszás léphet fel a kezdeti összeszerelés során, vagy idővel a daru szerkezetének kifáradásával, a hegesztési varratok eltorzulásával vagy a csúszókocsi vezetősínek egyenetlen kopásával. A szerelési eltérés diagnosztikai jelzője egy olyan henger, amely szivárog a rúdtömítésből, vagy a rúdpersely egyenetlen kopását mutatja annak ellenére, hogy egyenes rúd, tiszta folyadék és megfelelően meghatározott tömítések vannak. A korrekciós intézkedés a rúdvég leválasztása, a csapfuratok és a henger közötti igazítás megmérése a löket közepén egy szoros huzal vagy lézeres beállító eszköz segítségével, és a rögzítőkonzolok alátétezése vagy megmunkálása, hogy a beállítás megfeleljen a specifikációnak.

Nagyjavítási eljárások és a kritikus szétszerelési sorrend

Az oldalrakodó daru hidraulikus csúszóhengerének újjáépítése egy meghatározott sorrendet követ, amely megakadályozza az újonnan beszerelt alkatrészek károsodását. A szétszerelés megkezdése előtt a A hengert teljesen vissza kell húzni, és a hidraulika vezetékeket le kell zárni, hogy megakadályozzuk a folyadékveszteséget és a szennyeződés bejutását . A rúd tömszelencét csavarkulccsal vagy gyári csavarkulccsal lehet kicsavarni, amely a tömszelence csavarkulcs furataiba illeszkedik – soha nem csőkulcs, amely deformálja a tömszelencet és szivárgási útvonalat hoz létre. A rúd-dugattyú szerelvényt vezérelt felső emeléssel húzzák ki a hengerből, és a dugattyút azonnal V-blokkokra támasztják, hogy megakadályozzák, hogy a rúd súlya meghajlítsa a rudat a dugattyúmenet csatlakozásánál. A dugattyúrögzítő anyát eltávolítják – ezt gyakran Loctite-tal rögzítik, és 150 Celsius-fokra melegíteni kell a kioldáshoz –, majd a dugattyút és a tömszelencet lecsúsztatják a rúdról. A hordó furatát boreszkóppal vizsgálják a pontozáshoz, és minden körömmel érezhető 0,5 milliméternél mélyebb karc esetén a hordót csiszolni vagy cserélni kell. Az új tömítéseket erre a célra kialakított szerelőhüvelyekkel szerelik fel, amelyek megakadályozzák, hogy a tömítőajkakat a rúdmenetek éles szélei és a hordónyílások visszaszereléskor elvágják. A tömszelence rögzítőmeneteit és a dugattyúanyák meneteit megtisztítják és beragadásgátló anyaggal vonják be, és a tömszelencet a gyártó specifikációi szerint meghúzzák – jellemzően 200-400 newtonméter egy 100 milliméter furatú hengernél . Az összeszerelés után a hengert ötször megforgatják alacsony nyomáson, hogy a tömítések illeszkedjenek, majd teljes rendszernyomáson tesztelik, miközben megfigyelik a külső szivárgást és a rúd elmozdulását.

A hengerhiba és a vezérlőszelep szivárgása közötti diagnosztizálás

Ha egy csúszókocsi terhelés alatt elsodródik, az oka lehet a henger belső szivárgása, vagy lehet, hogy a hengert tápláló irányszabályozó szelep. A két körülmény azonos tüneteket produkál – a kocsi mozog, amikor helyben kell maradnia –, de teljesen eltérő korrekciós intézkedéseket igényel. A végleges diagnosztikai eljárás az henger leválasztási teszt: amikor a henger terhelés alatt van, a hengercsatlakozásoknál lévő hidraulika vezetékeket leválasztják, és a rendszernyomásnak megfelelő JIC vagy ORFS záródugóval lezárják . Ha a kocsi elsodródása azonnal leáll, amikor a vezetékek le vannak zárva, akkor a szivárgás a vezérlőszelepben van, mert a kupakkal ellátott henger nyomást tart. Ha az elsodródás a vezetékek lezárásával folytatódik, a szivárgás a henger belsejében van a dugattyútömítésen keresztül. Ennek a tesztnek a végrehajtása szigorú biztonsági óvintézkedéseket igényel – a terhelést a hidraulikavezetékek leválasztása előtt függetlenül meg kell támasztani, és a záródugókat a teljes rendszernyomásra kell méretezni, beleértve a nyomáscsúcsokat is. Alacsonyabb névleges dugó vagy rögtönzött dugó cseréje katasztrofális nagynyomású folyadékkibocsátást eredményezhet.

Megelőző karbantartás, amely meghosszabbítja a csúszóhenger élettartamát a szabványos intervallumon túl

Az oldalrakodó daru hidraulikus csúszóhengerének élettartama egyenesen arányos a három megelőző karbantartási művelet összhangjával. Először is, a dugattyúrúd szabadon lévő részét minden műszak előtt egy szöszmentes ronggyal tisztára kell törölni , vagy bármely olyan időszak után, amikor a daru több mint négy órán keresztül tétlen volt. Az üresjárati periódusok során a rúdon leülepedett légköri por az első visszahúzási ciklusban az ablaktörlő tömítésébe kerül, és felhalmozódik a tömítés üregében. Másodszor, a A hidraulikafolyadék szűrőelemeit a nyomáskülönbség jelzése alapján ütemezetten kell cserélni, nem naptári alapon -azt a szűrőt, amely 1500 óránál eléri a bypass nyomását, 1500 óránként kell cserélni, nem pedig 2000 órás időközönként. Harmadszor, a A vezetőblokk hézagát a rúd végén hézagmérőkkel kell mérni minden nagyobb szervizintervallumnál , és a blokkokat ki kell cserélni vagy be kell állítani, mielőtt a hézag meghaladja a henger gyártója által megadott maximális értéket. Ez utóbbi műveletet gyakran figyelmen kívül hagyják, mert a vezetőblokkokat a daru szerkezetének tekintik, nem pedig a henger részének, de funkciójuk szerves részét képezi a henger kihajlási ellenállásának és a tömítés élettartamának.