Sprężyny gazowe Bansbach do włazu rewizyjnego Mostu Stągiewnego – dobór i montaż wspomagania ciężkiej klapy

Przedmiot realizacji

Przedmiotem projektu był dobór, dostawa i montaż sprężyn gazowych wspomagających otwieranie włazu rewizyjnego mostu.

Na podstawie danych dotyczących konstrukcji oraz istniejących punktów mocowania przeprowadzono analizę układu i dobrano sprężyny gazowe Bansbach QS-40-500-S5S5 o sile nabicia około 4080 N.

Ich zadaniem było przejęcie części obciążenia podczas otwierania ciężkiej klapy oraz wspomaganie jej utrzymania w pozycji otwartej.

Zakres realizacji obejmował:

• analizę istniejącego rozwiązania,
• zebranie parametrów klapy i geometrii układu,
• wykonanie obliczeń w dedykowanej aplikacji,
• dobór odpowiednich sprężyn gazowych,
• dostawę komponentów,
• montaż rozwiązania na obiekcie.

Wymagania aplikacji

Właz rewizyjny jest okresowo otwierany, aby umożliwić dostęp do elementów znajdujących się pod konstrukcją mostu. Dotychczas zastosowane sprężyny gazowe nie zapewniały jednak wystarczającego wspomagania.

Klapa waży 387 kg, dlatego jej ręczne podnoszenie było bardzo wymagające – według informacji przekazanych przed realizacją problem z jej otwarciem miały nawet dwie dorosłe osoby. Założeniem było takie wspomaganie mechanizmu, aby właz mógł być obsługiwany przez uprawnionego operatora bez konieczności używania nadmiernej siły.

Podczas doboru należało jednocześnie uwzględnić istniejącą konstrukcję oraz przewidziane wcześniej miejsca mocowania sprężyn.

 

Rys. 1. Sprężyna Bansbach QS-40-500-S5S5.

 

Parametry układu

Do przeprowadzenia analizy wykorzystano dane przekazane przez klienta:

• masa klapy: 387 kg,
• długość klapy: 3250 mm,
• liczba sprężyn: 2 szt.,
• kąt obrotu klapy: 44°,
• określone punkty mocowania sprężyn w istniejącej konstrukcji.

W przypadku tak ciężkiego elementu sama wartość siły sprężyny nie wystarcza do prawidłowego doboru. Znaczenie mają również geometria klapy, położenie punktów mocowania, kąt jej pracy oraz zmiana sił działających na konstrukcję w całym zakresie ruchu.

Nasze rozwiązanie

Parametry układu zostały odwzorowane w aplikacji przeznaczonej do doboru sprężyn gazowych. Pozwoliło to przeanalizować sposób pracy klapy i określić parametry sprężyn odpowiednich dla istniejącej konstrukcji.

Na tej podstawie dobrano sprężyny gazowe Bansbach QS-40-500-S5S5 o sile nabicia około 4080 N.

Analiza nie ograniczała się wyłącznie do wskazania modelu sprężyny. Zastosowane narzędzie umożliwiło także sprawdzenie:

• sił działających na konstrukcję i punkty mocowania,
• zmian obciążenia w zależności od położenia klapy,
• siły, którą operator musi przyłożyć podczas jej otwierania i zamykania.

Dzięki temu jeszcze przed montażem można było ocenić zarówno sposób pracy sprężyn, jak i wpływ dobranego rozwiązania na konstrukcję oraz komfort obsługi włazu Mostu Stągiewnego.

 

Rys. 2. Detal górnego punktu mocowania sprężyny gazowej Bansbach do konstrukcji klapy.

Dlaczego właściwy dobór sprężyny gazowej ma znaczenie?

W przypadku ciężkich klap, pokryw czy włazów nie wystarczy dobrać sprężyny wyłącznie na podstawie masy podnoszonego elementu.

Na zachowanie całego układu wpływają m.in.:

• masa i wymiary ruchomego elementu,
• położenie środka ciężkości,
• zakres i kąt ruchu,
• pozycja punktów mocowania,
• liczba zastosowanych sprężyn,
• siła potrzebna operatorowi do rozpoczęcia i kontrolowania ruchu.

Nieprawidłowo dobrana sprężyna może zapewniać zbyt małe wspomaganie albo przeciwnie – generować nadmierne siły w określonych położeniach klapy. Dlatego w tej realizacji istotne było odwzorowanie rzeczywistej geometrii układu i przeanalizowanie jego pracy przed doborem komponentów.

Korzyści dla klienta

Realizacja pozwoliła przygotować kompletne rozwiązanie problemu – od analizy istniejącego układu aż po montaż nowych sprężyn.

Najważniejsze korzyści to:

• łatwiejsze otwieranie ciężkiego włazu rewizyjnego,
• ograniczenie siły wymaganej od operatora podczas obsługi klapy,
• dobór sprężyn na podstawie rzeczywistej geometrii i parametrów konstrukcji,
• możliwość wcześniejszego zweryfikowania sił działających na elementy mocujące,
• dopasowanie rozwiązania do istniejących punktów montażowych,
• jedna firma odpowiedzialna za analizę, dobór, dostawę i montaż.

W projekcie zastosowano sprężyny gazowe Bansbach, przeznaczone również do pracy w wymagających warunkach środowiskowych. Standardowy zakres temperatury pracy wskazany dla tych rozwiązań wynosi od -30°C do +80°C.

 

Rys. 3. Realizacja na obiekcie – widok włazu oraz sposobu montażu sprężyn gazowych wspomagających otwieranie klapy.

Rola BIBUS MENOS

W tej realizacji zadaniem BIBUS MENOS nie była wyłącznie dostawa gotowego komponentu.

Prace rozpoczęły się od analizy problemu z istniejącym mechanizmem. Następnie odwzorowano parametry klapy i układu mocowania w dedykowanej aplikacji, przeprowadzono obliczenia oraz dobrano nowe sprężyny gazowe.

Zakres naszego wsparcia obejmował:

• analizę wcześniejszego rozwiązania,
• weryfikację parametrów i kinematyki układu,
• dobór sprężyn gazowych,
• określenie wymaganej siły nabicia,
• dostawę komponentów,
• montaż na obiekcie.

Takie podejście pozwala ocenić rozwiązanie nie tylko na podstawie danych katalogowych sprężyny, ale przede wszystkim pod kątem tego, jak będzie ona rzeczywiście pracowała w konkretnej konstrukcji.

 

Rys. 4. Właz rewizyjny Mostu Stągiewnego podczas prac związanych z wymianą układu wspomagania otwierania klapy.

Podsumowanie

Ciężki właz rewizyjny mostu zwodzonego na Ołowiankę wymagał zmiany wcześniej zastosowanego układu wspomagania. Przy masie klapy wynoszącej 387 kg kluczowe było nie tylko zwiększenie siły sprężyn, ale przede wszystkim prawidłowe uwzględnienie geometrii konstrukcji, zakresu ruchu oraz punktów mocowania.

Na podstawie przeprowadzonej analizy dobrano sprężyny gazowe Bansbach QS-40-500-S5S5, a zakres realizacji objął również ich dostawę i montaż.

Projekt pokazuje, że w przypadku sprężyn gazowych właściwy dobór nie kończy się na określeniu masy podnoszonego elementu. Dopiero analiza całej kinematyki układu pozwala przygotować rozwiązanie, które rzeczywiście ułatwia obsługę ciężkiej klapy i jest dopasowane do istniejącej konstrukcji.

 

Rys. 5. Sprężyny gazowe zamontowane w istniejących punktach mocowania konstrukcji włazu rewizyjnego.

Rys. 6. Otwarta klapa włazu rewizyjnego Mostu Stągiewnego – dostęp do mechanizmu znajdującego się pod konstrukcją mostu.