Yandan Yükleyici Vinç Hidrolik Kızak Silindiri: Tasarım ve Arıza Analizi

Kızak Silindiri Sadece Basit Bir Aktüatör Değil, Kombine Yükleme Altında Çalışan Yapısal Bir Elemandır

A yandan yükleyici vinç hidrolik kızak silindiri Hem aktüatör hem de yapısal kılavuz olarak çalıştığından işlevsel olarak standart bir hidrolik silindirden farklıdır. Ana görevi ara bom bölümünü veya kaldırma çatalı grubunu taşıyan kızak taşıyıcıyı uzatmak ve geri çekmektir, ancak uzatıldığında silindir gövdesi ve çubuğun kaldırma çatalına karşı direnç göstermesi gerekir. ofset yükünün uyguladığı bükülme momenti — bom uzatma uzunluğuna ve yük merkezi mesafesine bağlı olarak nominal kaldırma kapasitesinin %30 ila %60'ına eşdeğer bir yan kuvvet üretebilen bir yük . Bu birleşik eksenel ve bükülme yükü koşulu, kızak silindirini geleneksel bir vinçteki tamamen eksenel hidrolik silindirden ayıran şeydir. Silindirin çubuk çapı, çubuk destek yatağı aralığı ve iç piston kılavuz halkası tasarımının tümü, çubuğun bükülmesine veya pistonun namlu içinde eğilmesine izin vermeden, yük altında düz bir çizgi hareketi sağlayacak şekilde tasarlanmıştır; bu durumların her biri, anında silindir deliğine zarar verir ve bir conta arızası kademesini başlatır. Tipik bir 10 tonluk yandan yükleyici üzerindeki kızak silindiri, 180 ve 250 bar 375 bar'a ulaşan test basınçlarıyla silindir gövdesi tipik olarak DIN 2391 veya ASTM A519'a uygun, 0,2 ila 0,4 mikron Ra delik yüzey kaplamasına sahip honlanmış, soğuk çekilmiş dikişsiz çelik borudan üretilir.

Burkulmayı Önleyen Çubuk Çapı ve Sol/Sağ Oranı

Yandan yüklemeli vinç hidrolik kızak silindiri için en kritik tasarım parametresi, strok uzunluğuna göre çubuk çapıdır. Silindir tamamen uzatıldığında çubuk basınç altında bir sütun haline gelir ve narinlik oranı (etkin kolon uzunluğunun çubuk kesitinin dönme yarıçapına bölümü) uygulanan yük için Euler burkulma eşiğinin altında kalmalıdır . 1,5 metre strok ve 60 milimetre çubuk çapına sahip bir kızak silindiri için narinlik oranı, pimli uç koşulları altında yaklaşık 100:1'dir. Çubuk gözü ucundaki çubuk destek yatağı etkili bir yanal koruma sağlıyorsa, kılavuzsuz bir çubuğa kıyasla etkin uzunluk azalır ve burkulma kapasitesi dört kata kadar artar. Bu nedenle kızak silindiri çubuğu her zaman dış ucunda bom yapısının dahili kılavuz rayları üzerinde çalışan bir kayar blok veya makaralı taşıyıcı tarafından desteklenir; çubuk ucu yanal olarak hareket etmekte serbest değildir ve bu kılavuz sistemi, yalnızca bir hizalama kolaylığı değil, silindir tertibatının yük taşıyan bir bileşenidir. Kılavuz blok belirtilen açıklığın ötesinde aşındığında (tipik olarak) Maksimum 0,5 ila 1,0 milimetre — rot ucu yanal özgürlük kazanır, etkin kolon uzunluğu artar ve silindir, tasarlanan burkulma zarfının dışında çalışır.

Krom Kaplama Kalınlığı ve Çukurlaşma Direnci

Kızak silindiri üzerindeki piston çubuğu minimum kalınlığa kadar kromla kaplanmıştır. Standart servis için 20 mikron ve deniz veya aşındırıcı ortamlar için 30 ila 50 mikron gerçek korozyon bariyerini sağlayan nikel astar üzerine uygulanır. Krom katman korozyona dayanıklı değildir (mikro çatlaklı ve gözeneklidir), ancak nikel astar çelik alt tabakayı yalıtır. Kızak silindiri çubuğunda yüzey pas lekeleri göründüğünde, bu, krom tabakasının aşındığını ve nikel astarın delinerek çeliğin açığa çıktığını gösterir. Bu noktada çubuk, oyuklanma arızasının ilk aşamalarındadır ve her uzatma-geri çekme döngüsü, oyuklu yüzeyi rot keçesinden çekerek conta dudağını aşındırır ve hidrolik sıvısının kirlenmesine neden olur.

Silindir İçi Rulman ve Kılavuz Halka Sistemi

Yandan yüklemeli vinç hidrolik kızak silindirinin içindeki piston, namlu duvarına doğrudan temas etmez. Devam ediyor Piston dış çapına işlenmiş oluklara monte edilen fenolik veya cam dolgulu PTFE kılavuz halkaları, tipik olarak aralarına piston contası yerleştirilmiş şekilde 30 ila 50 milimetre aralıklı iki kılavuz halkası . Bu kılavuz halkalar, kızak silindirinin birleşik yüklemesinin yan yük bileşenini emer ve piston ile namlu arasındaki metal-metal temasını önler. Silindir kapağı ucundaki çubuk salmastrası, çubuğu yan yüklemeye karşı destekleyen ve çubuk keçesi ile eşmerkezliliği koruyan, genellikle bronz destekli bir PTFE kompoziti olan benzer bir kılavuz burcu içerir. Kılavuz halkalar ile namlu deliği arasındaki ve çubuk burcu ile çubuk arasındaki boşluk şu şekilde belirtilmiştir: 80 ila 120 milimetre delikli bir silindir için 0,10 ila 0,25 milimetre çap . Kılavuz halkasının aşınması nedeniyle bu boşluk iki katına çıktığında, piston contası basınç altında boşluğa doğru çıkmaya başlar ve çubuk contası, aşınmasını hızlandıran eşmerkezli olmayan bir yüklemeye maruz kalır. Ağır hizmet konteyner elleçleme operasyonunda kızak silindiri için kılavuz halka değiştirme aralığı tipik olarak 3.000 ila 5.000 çalışma saatidir; bu noktada contaların görünür şekilde sızıntı yapıp yapmadığına bakılmaksızın silindirin sökülmesi ve kılavuz halkaların ölçülüp değiştirilmesi gerekir.

Sızdırmazlık Konfigürasyonu ve Çok Dudaklı Boğaz Sızdırmazlık Grubu

Kızak silindirindeki çubuk contası tek bir bileşen değildir. En az üç işlevsel öğenin istiflenmiş bir düzenlemesidir: sistem basıncını tutan birincil poliüretan U-kap conta, birincil contayı basınç artışlarından koruyan ve yedek sızdırmazlık dudağı sağlayan ikincil bir tampon conta ve kirliliği sızdırmazlık elemanlarına ulaşmadan önce çubuk yüzeyinden kazıyan harici bir silici conta . Partikül kirliliğinin yüksek olduğu ortamlarda (kömür tozu, çimento veya metal talaşı bulunan liman alanları) çalışan silindirlerde, elastomerik sileceğin yerinden çıkaramayacağı bağlı kalıntıları mekanik olarak çıkarmak için sileceğin önüne dördüncü bir eleman, bir metal kazıyıcı halka takılabilir. Conta malzemesi seçimi, hidrolik sıvı tipine ve çalışma sıcaklığına bağlıdır: standart poliüretan contalar -30 ila 100 santigrat derece arasında derecelendirilmiştir; 100 derecenin üzerindeki yüksek sıcaklık uygulamaları için florokarbon contalar belirtilmiştir. Kızak silindirlerindeki en yaygın conta arızası modu, silici contanın bozulması ve kirliliğin birincil U-kabına ulaşmasına izin vermesidir; bu daha sonra conta dudağı ile krom çubuk yüzeyi arasında bir alıştırma bileşiği görevi görerek her ikisine de bir oluk aşındırır.

Piston Contası ve Dahili Baypas Sızıntısı

Silindir kovanının içindeki piston üzerinde bulunan piston contası, silindirin tam delikli tarafını halkalı taraftan ayırır. Tipik olarak bir Radyal temas kuvvetini sağlayan elastomerik enerji verici halkalı PTFE bazlı kademeli kesim conta veya daha yüksek basınçlı uygulamalar için cam dolgulu PTFE kayar conta. Piston contası aşındığında, hidrolik sıvısı içten pistonun yüksek basınç tarafından düşük basınç tarafına geçer ve semptom yük altında silindirin kaymasıdır; kontrol valfi nötr konumda olsa bile kızak taşıyıcı yavaşça geri çekilir. Bu iç sızıntı, harici bir sıvı sızıntısına neden olmaz ve görsel incelemeyle teşhis edilemez. Test, çubuk tamamen uzatılmış durumdayken silindire basınç uygulamak ve belirli bir zaman aralığı boyunca çubuğun geri çekilme oranını ölçmektir; sürüklenme oranı aşan Nominal yük altında dakikada 5 milimetre, tipik olarak piston contasının değiştirilmesi gerektiğini gösterir .

Hidrolik Sıvı Kirliliği ve Kızak Silindirinin Savunmasızlığı

Yandan yüklemeli vinçteki kızak silindiri yatay olarak çalışır ve bu yönelim, onu kirlenmeye bağlı belirli arıza modlarına karşı dikey olarak monte edilmiş bir silindire göre daha savunmasız hale getirir. Dikey bir silindirde yerçekimi, partikül kirliliğinin piston contasından uzağa, namlunun tabanına yerleşmesine yardımcı olur. Yatay kızaklı bir silindirde, kirlilik, namlu deliğinin tüm uzunluğu boyunca asılı kalır ve her darbe, parçacıkları tüm conta temas yüzeyi boyunca sürükler . Çubuk uzatıldığında ortamdaki toz ve neme maruz kalır ve her geri çekme döngüsü, çubuk yüzeyine yerleşen her şeyi silici contanın içine çeker. Hidrolik sistem filtrelemesi sıvının temizliğini korumalıdır. Limanda veya endüstriyel ortamda çalışan kızak silindiri için ISO 4406 18/16/13 veya daha iyisi dönüş hattı filtresi mutlak 10 mikrona kadar parçacıkları yakalar. Göz ardı edilen bir filtre baypas göstergesi veya belirtilen aralıkta değiştirilmeyen bir filtre elemanı, kızak silindiri contalarını, temiz sıvıyla çalışan bir silindire göre conta ömrünü %50 ila %70 oranında azaltan aşındırıcı parçacıklarla doğrudan temasa sokar.

Mil Düzlüğü ve Conta Hasarını Önleyen Tolerans

Yandan yüklemeli vinç hidrolik kızak silindirindeki piston çubuğunun, silindir hizmete girdikten sonra sıklıkla belirtilen ancak nadiren sahada doğrulanan bir düzlük toleransını koruması gerekir. Yeni bir kızak silindiri çubuğunun standart doğruluk toleransı Çubuk uzunluğunun metresi başına 0,2 milimetre, çubuğun her iki ucundan desteklendiği çubuğun orta noktasındaki toplam gösterge okuması olarak ölçülür . Tipik olarak kızak taşıyıcısına yandan gelen bir darbe nedeniyle veya vincin bom aşırı yüklenmiş ve kızak silindiri kısmen uzatılmış halde çalıştırılması nedeniyle bükülmüş bir çubuk bu toleransı aşacaktır. Bükülmüş bir çubuk, her vuruşta çubuk burcuna ve contaya döngüsel bir yan yük uygulayarak karakteristik bir aşınma modeli oluşturur: çubuk burcu oval bir şekil alır ve çubuk contası yalnızca belirli bir çubuk uzatma konumunda (bükülmüş bölümün contadan geçtiği konum) ortaya çıkan bir sızıntı geliştirir. Çubuk düzlüğünün kadranlı gösterge ve V-bloklarla kontrol edilmesi, kızak silindirinde değiştirmeden kısa bir süre sonra açıklanamayan bir conta arızası gösterdiğinde gerçekleştirilmesi gereken bir teşhis adımıdır, çünkü bükülmüş bir çubuk, yeni conta setini kurulumdan birkaç hafta sonra tahrip edecektir.

Montaj Hizalaması ve Hiç Tasarlanmayan Yan Yük

Kızak silindiri, vincin ana bom yapısı ile kayan kızak taşıyıcısı arasına, her iki uçtaki sabitlenmiş çatal montaj parçaları aracılığıyla monte edilir. Bu iki montaj noktası belirtilen tolerans dahilinde aynı eksende hizalanmazsa silindir bir darbeye maruz kalır. Silindir çalışma yükü altında olmasa bile çubuk yatağına ve piston kılavuzlarına etki eden kalıcı yan yük . Kızak silindiri kurulumu için hizalama toleransı tipik olarak Tam strok uzunluğu boyunca namlu ucu ve çubuk ucu montaj pimleri arasında ±0,5 milimetre eş eksenlilik . Yanlış hizalama ilk montaj sırasında ortaya çıkabilir veya vinç yapısı yoruldukça, kaynaklar bozuldukça veya kızak taşıyıcı kılavuz rayları eşit olmayan şekilde aşındıkça zamanla gelişebilir. Montaj yanlış hizalamasının teşhis göstergesi, çubuk keçesinden sızıntı yapan veya düz bir çubuğa, temiz sıvıya ve doğru şekilde belirlenmiş contalara sahip olmasına rağmen eşit olmayan çubuk burcu aşınması gösteren bir silindirdir. Düzeltici eylem, çubuk ucunun bağlantısını kesmek, sıkı bir tel veya lazer hizalama aleti kullanarak strokun ortasında pim delikleri ile silindir arasındaki hizalamayı ölçmek ve hizalamayı spesifikasyona uygun hale getirmek için montaj braketlerini şimlemek veya makineyle işlemektir.

Revizyon Prosedürleri ve Kritik Sökme Sırası

Yandan yüklemeli vinç hidrolik kızak silindirinin yeniden inşası, yeni takılan bileşenlerin hasar görmesini önleyen belirli bir sırayı takip eder. Sökme işlemine başlamadan önce, Sıvı kaybını ve kir girişini önlemek için silindir tamamen geri çekilmeli ve hidrolik hatları kapatılmalıdır. . Çubuk rakoru, rakorun somun anahtarı deliklerine takılan bir pim anahtarı veya fabrikasyon bir anahtar kullanılarak sökülür; asla rakoru deforme eden ve bir sızıntı yolu oluşturan boru anahtarıyla değil. Çubuk ve piston düzeneği, kontrollü bir üstten kaldırma kullanılarak namludan çıkarılır ve çubuk ağırlığının, piston dişi bağlantı noktasında çubuğu bükmesini önlemek için piston hemen V blokları üzerinde desteklenir. Piston tespit somunu çıkarılır (bu genellikle Loctite ile sabitlenir ve serbest bırakılması için 150 santigrat dereceye kadar ısıtılması gerekir) ve piston ile salmastra çubuğu çubuktan kaydırılır. Namlu deliği boroskopla çentiklenmek üzere incelenir ve tırnakla hissedilebilen 0,5 milimetreden derin çizikler namlunun honlanmasını veya değiştirilmesini gerektirir. Yeni contalar, yeniden montaj sırasında conta dudaklarının çubuk dişlerinin keskin kenarları ve namlu portu açıklıkları tarafından kesilmesini önleyen amaca yönelik montaj manşonları kullanılarak takılır. Salmastra tespit dişleri ve piston somunu dişleri temizlenir ve tutukluk önleyici bileşikle kaplanır ve salmastra, üreticinin spesifikasyonlarına göre (tipik olarak) torklanır. 100 milimetre çaplı bir silindir için 200 ila 400 Newton-metre . Montajdan sonra, contaların oturmasını sağlamak için silindir düşük basınçta beş kez döndürülür, ardından dış sızıntı ve çubuk kayması gözlemlenirken tam sistem basıncında test edilir.

Silindir Arızası ile Kontrol Valfı Sızıntısı Arasındaki Teşhis

Kızak taşıyıcı yük altında sürüklendiğinde bunun nedeni silindirin iç sızıntısı olabilir veya silindiri besleyen yön kontrol valfi olabilir. Bu iki durum aynı belirtileri ortaya çıkarır (şaryo sabit kalması gerekirken hareket eder), ancak tamamen farklı düzeltici eylemler gerektirir. Kesin teşhis prosedürü, silindir izolasyon testi: silindir yük altındayken, silindir bağlantı noktalarındaki hidrolik hatların bağlantısı kesilir ve sistem basıncına uygun JIC veya ORFS kör tapalarla kapatılır . Hatlar kapatıldığında taşıyıcı sürüklenmesi hemen durursa, kapaklı silindir basıncı tuttuğu için sızıntı kontrol valfindedir. Hatlar kapalıyken kayma devam ederse sızıntı piston contası boyunca silindirin içindedir. Bu testin gerçekleştirilmesi sıkı güvenlik önlemleri gerektirir; herhangi bir hidrolik hattın bağlantısı kesilmeden önce yük bağımsız olarak desteklenmeli ve kör tapalar, basınç artışları da dahil olmak üzere tüm sistem basıncına göre derecelendirilmelidir. Daha düşük dereceli bir tapanın veya derme çatma bir tapanın değiştirilmesi, felaket düzeyinde yüksek basınçlı sıvı salınımına neden olabilir.

Kızak Silindiri Ömrünü Standart Aralığın Ötesine Uzatan Önleyici Bakım

Yandan yüklemeli vinç hidrolik kızak silindirinin hizmet ömrü, üç önleyici bakım eyleminin tutarlılığıyla doğru orantılıdır. İlk olarak, piston çubuğunun açıkta kalan kısmı her vardiyadan önce tüy bırakmayan bir bezle silinmelidir veya vincin dört saatten fazla boşta kaldığı herhangi bir sürenin ardından. Boşta kaldığı sürelerde çubuk üzerinde biriken atmosferik toz, ilk geri çekme döngüsünde silici contanın içine çekilir ve conta boşluğunda birikir. İkincisi, hidrolik sıvı filtre elemanları takvim esasına göre değil, basınç farkı göstergesine dayalı bir programa göre değiştirilmelidir — Baypas basıncına 1.500 saatte ulaşan bir filtre, 2.000 saatlik takvim aralığında değil, 1.500 saatte değiştirilmelidir. Üçüncüsü, Çubuk ucundaki kılavuz blok açıklığı her büyük servis aralığında sentillerle ölçülmelidir ve boşluk silindir üreticisinin belirlediği maksimum değeri aşmadan önce bloklar değiştirilmeli veya ayarlanmalıdır. Kılavuz bloklar silindirin bir parçası yerine vinç yapısının bir parçası olarak kabul edildiğinden bu son eylem sıklıkla gözden kaçırılır, ancak işlevleri silindirin burkulma direnci ve conta ömrünün ayrılmaz bir parçasıdır.