Гидравлический шланг – рукав высокого давления (РВД) используется для передачи жидкости под давлением в каждой гидравлической системе, требующей гибкого соединения между двумя движущимися элементами механизма. Он представляет собой трубку из синтетического каучука, окруженную какой-либо гибкой обмоткой, повышающей прочность, такой как металл или волокно, а затем покрытую другим резиновым каркасом. Усиливающие витки придают этому элементу гидравлики прочность, и при этом оставляют его гибким. Армирующие элементы могут быть плетеными или спирально навитыми.
Типы шлангов (рукавов) и диапазоны давления
Исходя их рабочего диапазона давления, которое измеряется в бар, Па или кгс/см2, шланги можно условно поделить на низкого, среднего и высокого давления. Следует упомянуть, что каждый рукав имеет также показатель давление разрыва - это та нагрузка, при которой он лопается, т.е. давление имеет предельно высокое значение, необходимое для разрушения. Обычно разрывающее усилие в три или четыре раза превышает первичный показатель рабочего давления в Бар. Как правило, обе эти характеристики указываются производителем для каждого стандарта, типа и размера отдельно.
ИЗ ЧЕГО СОСТОЯТ ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ШЛАНГИ (РВД)
Гидравлический шланг, или РВД, может быть изготовлен из различных материалов: обычно используемые материалы представляют собой эластомеры, фторполимеры и силикон, термопласты, металл и композитные или ламинированные структуры. Эластомерные или резиновые рукава известны своей гибкостью. РВД из фторполимера обладает превосходной химической и коррозионной стойкостью, обеспечивает хорошую гибкость и выдерживает экстремальные температуры. Продукция из термопласта имеет узкие минимальные радиусы изгиба и высокую устойчивость к перегибам. Металлорукава могут быть как жесткими, так и гибкими, они выдерживают высокие температуры и давление потока рабочей среды. Гибкие шланги легче прокладывать и устанавливать, они допускают движение частей механизма между собой, а также уменьшают вибрацию и шум.
Гидравлический шланг чаще всего состоит из трех основных частей, которые можно различить визуально (в разрезе):
- внутренняя трубка;
- армированный слой;
- третий защитный внешний слой.
Благодаря им, РВД может поддерживать постоянный поток жидкости, поглощать вибрации и пульсации, а также выдерживать давление перегрузок, защищая этим всю систему от разрушения во время использования.
Внутренний слой
Внутренняя трубка, часто изготавливаемая из термопластичных эластомеров или синтетических каучуков, по которой проходит жидкость, спроектирована так, чтобы быть совместимой с жидкостью, которую она несет, обеспечивая свободную эластичность и стойкость к давлению.
Армирующий слой
Этот слой плотно окружает внутреннюю трубку и состоит из плетеной, спирально намотанной стальной проволоки или пряжи на текстильной основе. Такое исполнение можно назвать усиливающим каркасом, который поддерживает трубку и придает прочности, защищая от разрыва.
Внешний слой
Может быть изготовлен из более жестких материалов, чем внутренний и предназначен для защиты от истирания, атмосферных условий и химических влияний.
ТИПЫ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ШЛАНГОВ
При использовании РВД в системах различного типа и областей применения, а также разных давлений и химических веществ, действиям которых они подвергаются, существуют такие типы гидравлических рукавов:
Армированный стальной проволокой
Этот шланг высокого давления напоминает базовую трехслойную конструкцию, но с дополнительными буферами в армирующем слое, чаще всего в виде одной или нескольких проволочных оплеток или проволочных спиралей вокруг внутренней трубы. Данный тип является сверхпрочным вариантом рукавов и используется при экстремальных давлениях.
Примеры стандартов: EN 853 1SN, 2SN; EN 857 1SC , 2SC; SAE 100 R1, R2, R5, R16, R17; EN 856 4SH, 4SP; SAE 100 R12, R13, R15, R9
Рис.1. Гидравлический шланг армированный стальной проволокой
Низкого давления
Он намного легче и имеет высокую гибкость за счет текстильной усиливающей оплетки и может использоваться в качестве обратной (сливной) гидравлической линии в бак, антистатической линии подачи, воздушно или смазочной линии.
Основные типы: EN 854 1TE, 2TE, 3TE; SAE 100 R3, R4, R6
Рис. 2. Гидравлический шланг низкого давления
Всасывающие и напорно-всасывающие
Используются для подачи жидкости от резервувара к насосу. В основном это те же рукава низкого давления, только дополнительно оборудованы стальной спиралью (пружыной) для придания дополнительной упругости во избежание схлопывания и перекрытия поперечного сечения при отрицательных давлениях в режиме всасывания.
Стандарты: SAE 100 R4
Рис. 3. Всасывающие и напорно-всасывающие
ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ШЛАНГ ИЗ ТЕРМОПЛАСТИКА
Термопластичные рукава полезны для тяжелого строительства, гидравлического подъемного оборудования и смазочных линий. Они устойчивы к истиранию, и могут работать при очень низких температурах. Внутренний и внешний слои состоят из термопластичного материала (полиэфирный эластомер, термопластичный полиэстер, полиамид), а средний слой армирован сеткой из синтетического волокна или стальной спирали. Могут также использоваться для подачи краски, лаков и чистящих средств под давлением.
Основные нормы исполнений: SAE 100 R7, R8
Рис. 4. Гидравлический шланг из термопластика
Тефлоновый, армированный нержавеющей спиралью
Если вы работаете с термопластавтоматом, котлом или доменной печью, рекомендуем использовать тефлоновый гидравлический шланг (PTFE) со стальным армированием, поскольку он очень легкий и обладает всеми преимуществами стальных шлангов , но имеет намного больше термостойкость, чем у резины. Также бывают случаи, когда гидравлические стальные шланги слишком громоздки в использовании, тогда как ПТФЕ могут быть тоньше и удобнее. Внутрення трубка может быть выполнена гладкой или гофрированной, где второе исполнение придает больше гибкости.
Пример: SAE 100 R14
Рис. 5. Гидравлический шланг тефлоновый, армированный нержавеющей спиралью
Гофрированный гидравлический нержавеющий шланг
Представляют собой полностью нержавеющие металлорукава, которые состоят внутри из герметичной гофры, окруженной одной или несколькими нержавеющими оплетками для защиты от разрыва внутренней гофрированной трубки. Имеют некоторые компенсирующие вибрацию свойства за счет особенностей конструкции, а также выдерживают экстремально низкие и высокие температуры от – 200 °С до + 700 °С.
Основной стандарт исполнения – по DIN EN ISO 10380.
Рис 6. Гофрированный гидравлический нержавеющий шланг
Использование гидравлических шлангов
Рукава высокого давления внедряются везде в гидравлической системе, где требуется гибкое соединение между двумя портами рабочих агрегатов для передачи рабочей жидкости. Механизмы, которые соединены между собой каналами связи в виде рукавов, подают гидравлическую жидкость к исполнительным компонентам машины, тем самым обеспечивая машину энергией для выполнения своей работы.
Есть две основные цели, для которых они необходимы:
- Для исключения жесткой связи между компонентами гидросистемы, заменяя жесткие стальные трубы и обеспечивая свободное движения между агрегатами и для уменьшения эффекта вибрации. Конечно же, первая цель - это гибкость, которая должна обеспечивать максимальную степень свободы при вращении, наклонах и возвратно-поступательных движениях подъемно-транспортных механизмов, тракторного и экскаваторного оборудования, гидравлических прессов, термопластавтоматов и разны других компонентов автоматики. Гидравлический шланг более доступен в цене, проще в производстве и монтаже чем трубопроводная магистраль.
- Также его можно применять для облегчения установки, обслуживания или замены элементов гидравлической системы. Номинальное давление и количество армирующих витков определяют гибкость, а также материал конструкции и диаметр.
Через РВД проходят несколько основных видов жидкости:
- минеральное масло (нефтяное);
- полигликолевое масло (синтетическое масло);
- вода;
- эмульсии воды и масла (жидкость с высоким содержанием воды);
Гидравлические шланги способны транспортировать нефтяное масло и жидкости с высоким содержанием воды, в то время как для транспортировки синтетических масел иногда требуется специальный материал шланга.
ВЫБОР ПРАВИЛЬНОГО ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ШЛАНГА
При выборе необходимо учитывать некоторые факторы, а именно:
- Тип жидкости, которую необходимо транспортировать и его концентрация.
Специальные масла и химикаты, которые необходимо перекачивать, нуждаются в совместимых шлангах, а также для тех, которые подвергаются воздействию агрессивных сред. Таблицы совместимости материалов доступны для гидравлических шлангов, как правило, у производителя или в сторонних справочных руководствах. - Внешние условия и вещества, которые могут повредить покрытие.
Ультрафиолетовое излучение, озон, соленая вода, химические вещества и загрязняющие вещества могут повредить шланг и вызвать проблемы при работе.
Абразивность покрытия, с которыми может соприкасаться шланг, что будет возможной причиной быстрого перетирания. - Рабочее давление. Гидравлические шланги также разделены на разные типы по максимальному давление в системе. Важно отметить скачки давления во время применения.
- Температура. Рукава высокого давления из разных материалов имеют разные диапазоны рабочих температур.
- Объемный расход перекачиваемой жидкости, влияющий на выбор размера шланга, который еще называют «условный проход», ДУ, или же просто внутренний диаметр (ID). Важно обеспечить достаточное проходное сечение, чтобы не заужать проход для жидкости, и не создавать этим дополнительной нагрузки на насос.
- Минимальный радиус изгиба. Во время использования гидравлические шланги изгибаются, таким образом, каждый шланг имеет характеристику минимального радиуса изгиба при котором гарантированно будет сохранятся допустимое поперечное сечение, необходимое для беспрепятственного прохода жидкости.
- Наконечники для присоединения как правило подбираются или вместе с ответными частями (переходниками и штуцерами) в зависимости от выходной и входной конфигурации оборудования или уже к существующим ответным частям, установленным на гидравлических агрегатах. Концевые фитинги различают прямые и угловые, а по типу крепления бывают вставные, резьбовые или фланцевые. Также рукав может быть дополнительно укомплектован быстроразъемными соединениями.
Длина РВД подбирается исходя из индивидуальных габаритных и присоединительных требований, а как правильно подобрать диаметр - подробно описано далее в этой статье.
Как выбрать внутренний диаметр гидравлического шланга?
Слишком большой рукав будет громоздким, неудобным и дорогим, а тонкого может быть недостаточно, что негативно повлияет на процесс протекания жидкости, создавая дополнительное сопротивление, падение давления по длине и нагрев масла.
Правильно подбираем нужный диаметр
- Для начала нужно определить два основных параметра: объем протекаемого масла в минуту (расход жидкости Q) и в какой линии гидросистемы будет установлен шланг – всасывающей, напорной или сливной.
- Всасывающая линия имеет отрицательное давление, что может вызвать так называемый разрыв жидкости или кавитацию (вспенивание), потому скорость масла при таких условиях должна быть не большой, что является нормой в пределах 1-1.2м/с. Таким образом рукав должен быть как можно больше по диаметру, что бы беспрепятственно питать насос;
- Напорная линия подает масло при больших значениях давления, потому оптимальная скорость намного выше – 6-7м/с. Такие РВД могут быть намного тоньше, но достаточными, что бы не провоцировать нагрев.
- Для сливной магистрали рекомендуется скорость жидкости около 3м/с, а диаметр больше, что бы как можно меньше препятствовать свободному возврату масла в бак с минимальным давлением.
- Рассчитать объемный расход жидкости можно умножив рабочий объем насоса (количество жидкости, выдаваемое за один оборот вала) на количество оборотов приводного вала в минуту.
Рабочий объем насоса – базовая характеристика любого агрегата, которая указана или на шильдике изделия или в паспорте, ровно также как частота оборотов выходного вала электродвигателя, двигателя внутреннего сгорания. Важно учитывать понижающий коэффициент редуктора, если такой имеется или коробки отбора мощности (для ДВС). Такие свойства как правило доступны для каждого оборудования.
Используем определение по номограмме
После того как информация о данных параметрах получена – можно воспользоваться номограммой ниже для определения оптимального внутреннего диаметра шланга.
Для этого необходимо поставить точку на линейке расхода слева и линейке скорости жидкости справа, после этого соединить эти точки прямой линией и на пересечении с линейкой диаметров будет оптимальный размер. Как правило, подобная продукция вся стандартизирована, поэтому выбирайте рукав следующий по диаметру в большую сторону, от промежуточного значения которое вы получили.
Пример: На рисунке подобран РВД для напорной линии (принимаем скорость потока 7,6 м/с) при расходе в 45 л/мин. Точка пересечения попадает на необходимый проход в 12мм диаметром. Смело можете выбирать ДУ12. Может также показаться что он будет маловат, так как на обжимных оконцовках, переходниках и штуцерах, для этого размера некоторые диаметры сечения будут немного меньше, и проход будет уже. Но не волнуйтесь, эти обстоятельства учтены.
Рис. 7. Номограмма для выбора оптимального сечения гидравлического шланга
Помните, что РВД имеют срок годности и со временем пересыхают, а в результате непрерывного использования они могут быстро изнашиваться, поэтому следует заранее рассмотреть вопрос о будущей замене! Шланги, которые широко используются, могут быть гораздо доступнее и легче заменены, чем узкоспециализированные. Для помощи в выборе более распространенных и стандартизированных комплектующих советуем обратится за консультацией к нашим специалистам в HANSA-FLEX!
ВЫВОД
Будет огромным преуменьшением сказать, что шланг является важной частью гидравлической системы. По сути, без шланга высокого давления сложно было бы увидеть все возможности присущие гидросистемам и их универсальность. Его гибкость позволяет эффективно и правильно размещать компоненты в наиболее удобных местах, а также проходить через тесные пространства и преодолевать большие расстояния.
Часто, важное оборудование становятся менее активным из-за того, что установлены неподходящие металлорукава, и это может привести к выходу из строя оборудования. Поэтому, периодически гидравлические шланги должны быть проверены и заменены в соответствии с инструкциями производителя.