Consultation de produits
Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs requis sont marqués *
Le vérin de glissement est un élément structurel qui fonctionne sous charge combinée, pas seulement un simple actionneur
A Vérin de glissement hydraulique pour grue à chargement latéral est fonctionnellement distinct d'un vérin hydraulique standard car il fonctionne à la fois comme actionneur et comme guide structurel. Sa tâche principale est d'étendre et de rétracter la section de flèche intermédiaire ou le chariot coulissant qui porte l'ensemble de fourche de levage, mais lorsqu'ils sont étendus, le corps du vérin et la tige doivent résister au moment de flexion imposé par la charge décalée : une charge qui peut produire une force latérale équivalente à 30 % à 60 % de la capacité de levage nominale en fonction de la longueur d'extension de la flèche et de l'entraxe de la charge . Cette condition combinée de charge axiale et de flexion est ce qui distingue un vérin de glissement d'un vérin hydraulique purement axial sur une grue conventionnelle. Le diamètre de la tige du cylindre, l'espacement des roulements de support de tige et la conception de la bague de guidage interne du piston sont tous conçus pour maintenir un mouvement en ligne droite sous charge sans permettre à la tige de se déformer ou au piston de s'armer à l'intérieur du canon, ce qui entraînerait immédiatement une entaille dans l'alésage du cylindre et déclencherait une cascade de défaillance du joint. Un vérin de glissement sur un chargeur latéral typique de 10 tonnes fonctionne à des pressions de service comprises entre 180 et 250 bars , avec des pressions d'essai atteignant 375 bars, et le corps du cylindre est généralement fabriqué à partir de tubes en acier sans soudure étirés à froid, conformes à la norme DIN 2391 ou ASTM A519, avec une finition de surface d'alésage de 0,2 à 0,4 microns Ra.
Diamètre de la tige et rapport L/R qui empêche le flambage
Le paramètre de conception le plus critique pour un vérin de patinage hydraulique de grue à chargement latéral est le diamètre de la tige par rapport à la longueur de course. Lorsque le vérin est complètement déployé, la tige est une colonne en compression, et le le rapport d'élancement - la longueur effective du poteau divisée par le rayon de giration de la section transversale de la tige - doit rester inférieur au seuil de flambement d'Euler pour la charge appliquée . Pour un vérin de patin avec une course de 1,5 mètres et un diamètre de tige de 60 millimètres, le rapport d'élancement est d'environ 100:1 dans des conditions d'extrémité goupillée. Si le roulement de support de tige à l'extrémité du chas de tige assure un maintien latéral efficace, la longueur effective est réduite et la capacité de flambage augmente d'un facteur jusqu'à quatre par rapport à une tige non guidée. C'est pourquoi la tige du vérin de glissement est toujours soutenue à son extrémité extérieure par un bloc coulissant ou un chariot à rouleaux qui fonctionne sur les rails de guidage internes de la structure de flèche. L'extrémité de la tige n'est pas libre de se déplacer latéralement, et ce système de guidage est un composant porteur de l'ensemble de vérin, pas simplement une commodité d'alignement. Lorsque le bloc de guidage s'use au-delà de son jeu spécifié, généralement 0,5 à 1,0 millimètres maximum — l'extrémité de la tige gagne en liberté latérale, la longueur effective de la colonne augmente et le vérin fonctionne en dehors de son enveloppe de flambage conçue.
Épaisseur du chromage et résistance aux piqûres
La tige de piston d'un vérin à patins est chromée sur une épaisseur minimale de 20 microns pour service standard et 30 à 50 microns pour environnements marins ou corrosifs , appliqué sur une sous-couche de nickel qui constitue la véritable barrière contre la corrosion. La couche de chrome n’est pas résistante à la corrosion – elle est microfissurée et poreuse – mais la sous-couche de nickel scelle le substrat en acier. Lorsque des taches de rouille superficielles apparaissent sur la tige d'un vérin à glissement, cela indique que la couche de chrome est usée et que la sous-couche de nickel a été brisée, exposant l'acier. À ce stade, la tige en est aux premiers stades de rupture par piqûre, et chaque cycle d'extension-rétraction entraîne la surface piquée à travers le joint de la tige, abrasant la lèvre du joint et introduisant une contamination dans le fluide hydraulique.
Le système de roulement et de bague de guidage à l’intérieur du cylindre
À l’intérieur d’un vérin de patin hydraulique de grue à chargement latéral, le piston n’entre pas directement en contact avec la paroi du canon. Il continue anneaux de guidage en PTFE phénoliques ou chargés de verre qui sont installés dans des rainures usinées dans le diamètre extérieur du piston, généralement deux anneaux de guidage espacés de 30 à 50 millimètres avec le joint de piston positionné entre eux . Ces anneaux de guidage absorbent la composante de charge latérale de la charge combinée du cylindre de glissement et empêchent le contact métal sur métal entre le piston et le canon. Le presse-étoupe situé à l'extrémité de la culasse contient une bague de guidage similaire, souvent un composite PTFE à support en bronze, qui soutient la tige contre les charges latérales et maintient la concentricité avec le joint de tige. Le jeu entre les bagues de guidage et l'alésage du canon, ainsi qu'entre la douille de tige et la tige, est spécifié à 0,10 à 0,25 millimètres de diamètre pour un cylindre d'alésage de 80 à 120 millimètres . Lorsque ce jeu double en raison de l'usure de la bague de guidage, le joint de piston commence à extruder dans l'espace sous pression et le joint de tige est soumis à une charge non concentrique qui accélère son usure. L'intervalle de remplacement des bagues de guidage pour un vérin à patins dans les opérations de manutention de conteneurs lourds est généralement de 3 000 à 5 000 heures de fonctionnement, après quoi le vérin doit être démonté et les bagues de guidage mesurées et remplacées, indépendamment du fait que les joints fuient visiblement.
Configuration du joint et pile de joints de tige multi-lèvres
Le joint de tige d’un vérin de patin n’est pas un composant unique. Il s'agit d'un agencement empilé d'au moins trois éléments fonctionnels : un un joint primaire en U en polyuréthane qui maintient la pression du système, un joint tampon secondaire qui protège le joint primaire des pics de pression et fournit une lèvre d'étanchéité de secours, et un joint racleur externe qui racle la contamination de la surface de la tige avant qu'elle n'atteigne les éléments d'étanchéité . Dans les cylindres fonctionnant dans des environnements à forte contamination particulaire (zones portuaires contenant de la poussière de charbon, du ciment ou des copeaux métalliques), un quatrième élément, un anneau racleur métallique, peut être installé devant le racleur pour éliminer mécaniquement les débris collés que le racleur en élastomère ne peut pas déloger. Le choix du matériau du joint dépend du type de fluide hydraulique et de la température de fonctionnement : les joints en polyuréthane standard sont conçus pour une température de -30 à 100 degrés Celsius ; pour les applications à haute température supérieure à 100 degrés, des joints en fluorocarbone sont spécifiés. Le mode de défaillance des joints le plus courant dans les vérins à patins est la dégradation du joint racleur qui permet à la contamination d'atteindre la coupelle en U primaire, qui agit alors comme un composé de rodage entre la lèvre du joint et la surface de la tige chromée, usant une rainure dans les deux.
Le joint de piston et la fuite de dérivation interne
Le joint de piston, situé sur le piston à l'intérieur du corps du cylindre, sépare le côté passage intégral du cylindre du côté espace annulaire. Il s'agit typiquement d'un Joint étagé à base de PTFE avec un anneau d'élastomère qui fournit la force de contact radiale , ou un joint coulissant en PTFE chargé de verre pour les applications à haute pression. Lorsque le joint du piston s'use, le fluide hydraulique contourne en interne du côté haute pression vers le côté basse pression du piston, et le symptôme est une dérive du cylindre sous charge : le chariot à patins se rétracte lentement même si la vanne de commande est en position neutre. Cette fuite interne ne produit pas de fuite de fluide externe et ne peut pas être diagnostiquée par une inspection visuelle. Le test consiste à mettre le vérin sous pression avec la tige complètement déployée et à mesurer le taux de rétraction de la tige sur un intervalle chronométré ; un taux de dérive dépassant 5 millimètres par minute sous la charge nominale indique généralement un joint de piston qui doit être remplacé .
Contamination du fluide hydraulique et vulnérabilité du vérin de glissement
Le vérin coulissant d'une grue à chargement latéral fonctionne horizontalement, et cette orientation le rend plus vulnérable à certains modes de défaillance liés à la contamination qu'un vérin monté verticalement. Dans un cylindre vertical, la gravité aide à déposer les particules contaminées au fond du canon, loin du joint du piston. Dans un cylindre à glissement horizontal, le la contamination reste en suspension sur toute la longueur de l'alésage du canon et chaque coup entraîne les particules sur toute la surface de contact du joint . La tige, lorsqu'elle est déployée, est exposée à la poussière et à l'humidité ambiantes, et chaque cycle de rétraction tire tout ce qui s'est déposé sur la surface de la tige dans le joint racleur. La filtration du système hydraulique doit maintenir la propreté du fluide ISO 4406 18/16/13 ou mieux pour un vérin à patins fonctionnant dans un environnement portuaire ou industriel , avec le filtre de retour capturant les particules jusqu'à 10 microns absolus. Un indicateur de dérivation de filtre ignoré ou un élément filtrant qui n'est pas changé à l'intervalle spécifié met les joints du cylindre coulissant en contact direct avec des particules abrasives qui réduisent la durée de vie du joint de 50 à 70 % par rapport à un cylindre fonctionnant avec un fluide propre.
Rectitude de la tige et tolérance qui empêche les dommages aux joints
La tige de piston d'un vérin de glissement hydraulique de grue à chargement latéral doit maintenir une tolérance de rectitude qui est souvent spécifiée mais rarement vérifiée sur le terrain après la mise en service du vérin. La tolérance de rectitude standard pour une nouvelle tige de vérin de glissement est 0,2 millimètres par mètre de longueur de tige, mesuré comme lecture totale de l'indicateur au milieu de la tige avec la tige soutenue aux deux extrémités . Une tige qui a été pliée (généralement à la suite d'un impact latéral sur le chariot coulissant ou d'une utilisation de la grue avec la flèche surchargée et le vérin coulissant partiellement étendu) dépassera cette tolérance. Une tige pliée impose une charge latérale cyclique sur la bague de tige et le joint à chaque course, produisant un motif d'usure caractéristique : la bague de tige s'use pour prendre une forme ovale et le joint de tige développe une fuite qui n'apparaît qu'à une position d'extension de tige spécifique : la position où la section pliée passe à travers le joint. La vérification de la rectitude de la tige avec un indicateur à cadran et des blocs en V est une étape de diagnostic qui doit être effectuée chaque fois qu'un vérin de patin présente une défaillance inexpliquée du joint peu de temps après son remplacement, car une tige pliée détruira un nouveau jeu de joints dans les semaines suivant l'installation.
Alignement de montage et charge latérale qui n'a jamais été conçue
Le vérin de glissement est monté entre la structure de flèche principale de la grue et le chariot coulissant via des supports à chape épinglés aux deux extrémités. Si ces deux points de montage ne sont pas alignés sur le même axe dans la tolérance spécifiée, le cylindre est soumis à un charge latérale permanente qui agit sur le roulement de tige et les guides de piston même lorsque le vérin n'est pas soumis à une charge de travail . La tolérance d'alignement pour une installation de vérin à patins est généralement Coaxialité de ±0,5 millimètres entre les broches de montage de l'extrémité du canon et de l'extrémité de la tige sur toute la longueur de course . Un désalignement peut être introduit lors de l'assemblage initial, ou il peut se développer au fil du temps à mesure que la structure de la grue se fatigue, que les soudures se déforment ou que les rails de guidage du chariot coulissant s'usent de manière inégale. L'indicateur diagnostique d'un mauvais alignement de montage est un cylindre qui fuit du joint de tige ou présente une usure inégale de la bague de tige malgré une tige droite, un fluide propre et des joints correctement spécifiés. L'action corrective consiste à déconnecter l'extrémité de la tige, à mesurer l'alignement entre les alésages des broches avec le cylindre à mi-course à l'aide d'un fil tendu ou d'un outil d'alignement laser, et à caler ou usiner les supports de montage pour amener l'alignement dans les spécifications.
Procédures de révision et séquence de démontage critique
La reconstruction d'un vérin de patin hydraulique de grue à chargement latéral suit une séquence spécifique qui évite d'endommager les composants nouvellement installés. Avant de commencer le démontage, le le cylindre doit être complètement rétracté et les conduites hydrauliques bouchées pour éviter toute perte de liquide et toute entrée de contamination. . Le presse-étoupe est dévissé à l'aide d'une clé à ergot ou d'une clé fabriquée qui s'engage dans les trous de clé du presse-étoupe - jamais une clé à tube, qui déforme le presse-étoupe et crée un chemin de fuite. L'ensemble tige et piston est retiré du canon à l'aide d'un élévateur aérien contrôlé, et le piston est immédiatement soutenu sur des blocs en V pour empêcher le poids de la tige de plier la tige au niveau de la jonction du filetage du piston. L'écrou de retenue du piston est retiré (il est souvent fixé avec du Loctite et nécessite un chauffage à 150 degrés Celsius pour être libéré) et le piston et le presse-étoupe sont glissés hors de la tige. L'alésage du canon est inspecté à l'aide d'un endoscope pour vérifier les rayures, et toute rayure plus profonde que 0,5 millimètre pouvant être ressentie avec un ongle nécessite que le canon soit affûté ou remplacé. Les nouveaux joints sont installés à l'aide de manchons d'installation spécialement conçus qui empêchent les lèvres du joint d'être coupées par les arêtes vives des filetages de la tige et les ouvertures des orifices du canon lors du remontage. Les filetages de retenue du presse-étoupe et les filetages des écrous de piston sont nettoyés et recouverts d'un composé antigrippant, et le presse-étoupe est serré selon les spécifications du fabricant, généralement 200 à 400 Newton-mètres pour un cylindre d'alésage 100 millimètres . Après l'assemblage, le cylindre est soumis à cinq cycles à basse pression pour permettre aux joints de s'asseoir, puis testé à pleine pression du système tout en observant les fuites externes et la dérive de la tige.
| Heures d'ouverture | Mesures d'inspection | Action de maintenance |
|---|---|---|
| Toutes les 250 heures | Inspection visuelle de la tige pour détecter les piqûres, les rayures et les dommages au chrome | Nettoyer la tige, remplacer le joint racleur s'il est endommagé |
| Toutes les 1 000 heures | Vérifiez le jeu du bloc de guidage, la rectitude de la tige et l'alignement du montage. | Ajuster ou remplacer les blocs de guidage, réaligner si nécessaire |
| 3 000 à 5 000 heures | Mesurer le taux de dérive interne, inspecter l'alésage du canon avec un endoscope | Remplacez tous les joints et bagues de guidage, affûtez le canon s'il est rayé |
| 10 000 heures ou fuite majeure | Démontage complet, contrôle dimensionnel de la tige et du canon | Remplacer la tige si elle est piquée ou pliée au-delà de la tolérance |
Diagnostic entre une défaillance du cylindre et une fuite de la vanne de régulation
Lorsqu'un chariot à patins dérive sous la charge, la cause peut être une fuite interne du cylindre, ou bien la valve de commande directionnelle qui alimente le cylindre. Les deux conditions produisent des symptômes identiques (le chariot bouge alors qu'il devrait rester immobile) mais nécessitent des actions correctives complètement différentes. La procédure de diagnostic définitive est la test d'isolement du cylindre : lorsque le cylindre est sous charge, les conduites hydrauliques au niveau des ports du cylindre sont déconnectées et recouvertes de bouchons obturateurs JIC ou ORFS adaptés à la pression du système . Si la dérive du chariot s'arrête immédiatement lorsque les conduites sont bouchées, la fuite se situe dans la vanne de régulation, car le cylindre bouché maintient la pression. Si la dérive continue avec les conduites bouchées, la fuite est interne au cylindre à travers le joint du piston. La réalisation de ce test nécessite des précautions de sécurité strictes : la charge doit être supportée indépendamment avant de déconnecter toute conduite hydraulique, et les bouchons d'obturation doivent être dimensionnés pour la pression totale du système, y compris les pics de pression. Le remplacement d'un bouchon de qualité inférieure ou d'un bouchon de fortune peut entraîner une libération catastrophique de fluide à haute pression.
Maintenance préventive qui prolonge la durée de vie des vérins de patinage au-delà de l'intervalle standard
La durée de vie d’un vérin de patin hydraulique de grue latérale est directement proportionnelle à la cohérence de trois actions de maintenance préventive. Tout d'abord, la partie exposée de la tige de piston doit être essuyée avec un chiffon non pelucheux avant chaque changement de vitesse , ou après toute période pendant laquelle la grue est restée inactive pendant plus de quatre heures. La poussière atmosphérique qui se dépose sur la tige pendant les périodes d'inactivité est aspirée dans le joint racleur lors du premier cycle de rétraction et s'accumule dans la cavité du joint. Deuxièmement, le les éléments du filtre à fluide hydraulique doivent être remplacés selon un calendrier basé sur l'indication de la différence de pression, et non sur une base calendaire -un filtre qui atteint sa pression de dérivation à 1 500 heures doit être changé à 1 500 heures, et non à l'intervalle calendaire de 2 000 heures. Troisièmement, le Le jeu du bloc de guidage à l'extrémité de la tige doit être mesuré avec des jauges d'épaisseur à chaque intervalle d'entretien majeur , et les blocs doivent être remplacés ou ajustés avant que le jeu ne dépasse la valeur maximale spécifiée par le fabricant du cylindre. Cette dernière action est souvent négligée car les blocs de guidage sont considérés comme faisant partie de la structure de la grue plutôt que du vérin, mais leur fonction fait partie intégrante de la résistance au flambage et de la durée de vie du joint du vérin.
