Гідравлічний шланг – рукав високого тиску (РВТ) використовується для передачі рідини під тиском у кожній гідравлічній системі, що вимагає гнучкого з'єднання між двома рухомими елементами механізму. Він являє собою трубку із синтетичного каучуку, оточену будь-якою гнучкою обмоткою, що підвищує міцність, такий як метал або волокно, а потім покриту іншим гумовим каркасом. Підсилювальні витки надають цьому елементу гідравліки міцність і при цьому залишають його гнучким. Армують елементи можуть бути плетеними або спірально навитими.
Типи шлангів (рукавів) та діапазони тиску
Виходячи з робочого діапазону тиску, що вимірюється в бар, Па або кгс/см2, шланги можна умовно поділити на низький, середній і високий тиск. Слід згадати, кожен рукав має також показник тиск розриву - це те навантаження, коли він лопається, тобто. тиск має дуже високе значення, необхідне для руйнування. Зазвичай розривне зусилля втричі чи чотири рази перевищує первинний показник робочого тиску Бар. Як правило, обидві ці характеристики вказуються виробником для кожного стандарту, типу та розміру окремо.
З ЧОГО СКЛАДАЮТЬСЯ ГІДРАВЛІЧНІ ШЛАНГИ (РВТ)
Гідравлічний шланг, або РВТ (РВД), може бути виготовлений з різних матеріалів: матеріали, що зазвичай використовуються, є еластомери, фторполімери і силікон, термопласти, метал і композитні або ламіновані структури. Еластомірні або гумові рукави відомі своєю гнучкістю. РВТ з фторполімеру має чудову хімічну та корозійну стійкість, забезпечує хорошу гнучкість і витримує екстремальні температури. Продукція з термопласту має вузькі мінімальні радіуси вигину та високу стійкість до перегинів. Металорукави можуть бути як жорсткими, так і гнучкими, вони витримують високі температури та тиск потоку робочої середовища. Гнучкі шланги легше прокладати та встановлювати, вони допускають рух частин механізму між собою, а також зменшують вібрацію та шум.
Гідравлічний шланг найчастіше складається з трьох основних частин, які можна розрізнити візуально (в розрізі):
- внутрішня трубка;
- армований шар;
- третій зовнішній захисний шар.
Завдяки їм РВТ може підтримувати постійний потік рідини, поглинати вібрації та пульсації, а також витримувати тиск перевантажень, захищаючи цим всю систему від руйнування під час використання.
Внутрішній шар
Внутрішня трубка, що часто виготовляється з термопластичних еластомерів або синтетичних каучуків, через яку проходить рідина, спроектована так, щоб бути сумісною з рідиною, яку вона несе, забезпечуючи вільну еластичність і стійкість до тиску.
Армуючий шар
Цей шар щільно оточує внутрішню трубку і складається з плетеного, спірально намотаного сталевого дроту або пряжі на текстильній основі. Таке виконання можна назвати каркасом, що підсилює трубку і надає міцності, захищаючи від розриву.
Зовнішній шар
Може бути виготовлений з жорсткіших матеріалів, ніж внутрішній і призначений для захисту від стирання, атмосферних умов та хімічних впливів.
ТИПИ ГІДРАВЛІЧНИХ ШЛАНГІВ
При використанні РВД у системах різного типу та областей застосування, а також різних тисків та хімічних речовин, діям яких вони піддаються, існують такі типи гідравлічних рукавів:
Армований сталевим дротом
Цей шланг високого тиску нагадує базову тришарову конструкцію, але з додатковими буферами в армуючому шарі, найчастіше у вигляді однієї або декількох дротяних обплетень або дротяних спіралей навколо внутрішньої труби. Цей тип є надміцним варіантом рукавів і використовується при екстремальних тисках.
Приклади стандартів: 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. Гідравлічний шланг армований сталевим дротом
Низький тиск
Він набагато легше і має високу гнучкість за рахунок текстильної посилюючої обплетення і може використовуватися як зворотна (зливна) гідравлічна лінія в бак, антистатична лінія подачі, повітряно або мастильної лінії.
Основні типи: EN 854 1TE, 2TE, 3TE; SAE 100 R3, R4, R6
Рис. 2. Гідравлічний шланг низького тиску
Всмоктувальні та напірно-всмоктувальні
Використовуються для подачі рідини від резервуара до насоса. В основному це ті ж рукави низького тиску, тільки додатково обладнані сталевою спіраллю (пружиною) для надання додаткової пружності, щоб уникнути схлопування та перекриття поперечного перерізу при негативних тисках у режимі всмоктування.
Стандарти: SAE 100 R4
Рис. 3. Всмоктувальні та напірно-всмоктувальні
ГІДРАВЛІЧНИЙ ШЛАНГ З ТЕРМОПЛАСТИКУ
Термопластичні рукави корисні для важкого будівництва, гідравлічного підйомного обладнання та мастильних ліній. Вони стійкі до стирання, можуть працювати при дуже низьких температурах. Внутрішній та зовнішній шари складаються з термопластичного матеріалу (поліефірний еластомер, термопластичний поліестер, поліамід), а середній шар армований сіткою із синтетичного волокна або сталевої спіралі. Можуть також використовуватися для подачі фарби, лаків та засобів для чищення під тиском.
Основні норми виконання: SAE 100 R7, R8
Рис. 4. Гідравлічний шланг із термопластику
Тефлоновий, армований нержавіючою спіраллю
Якщо ви працюєте з термопластавтоматом, котлом або доменною піччю, рекомендуємо використовувати тефлоновий гідравлічний шланг (PTFE) зі сталевим армуванням, оскільки він дуже легкий і має всі переваги сталевих шлангів, але має набагато більшу термостійкість, ніж у гуми. Також бувають випадки, коли гідравлічні сталеві шланги надто громіздкі у використанні, тоді як ПТФЕ можуть бути тоншими та зручнішими. Внутрішня трубка може бути виконана гладкою або гофрованою, де друге виконання надає більше гнучкості.
Приклад: SAE 100 R14
Рис. 5. Гідравлічний шланг тефлоновий, армований нержавіючою спіраллю
Гофрований гідравлічний нержавіючий шланг
Є повністю нержавіючими металорукавами, які складаються всередині з герметичної гофри, оточеної однією або декількома нержавіючими оплетками для захисту від розриву внутрішньої гофрованої трубки. Мають деякі властивості, що компенсують вібрацію, за рахунок особливостей конструкції, а також витримують екстремально низькі і високі температури від – 200 °С до + 700 °С.
Основний стандарт виконання – за DIN EN ISO 10380.
Рис. 6. Гофрований гідравлічний шланг
Використання гідравлічних шлангів
Рукави високого тиску впроваджуються скрізь у гідравлічній системі, де потрібне гнучке з'єднання між двома портами робочих агрегатів для передачі робочої рідини. Механізми, які з'єднані між собою каналами зв'язку у вигляді рукавів, подають гідравлічну рідину до виконавчих компонентів машини, забезпечуючи тим самим машину енергією для виконання своєї роботи.
Є дві основні цілі, для яких вони необхідні:
- Для виключення жорсткого зв'язку між компонентами гідросистеми, замінюючи жорсткі сталеві труби та забезпечуючи вільний рух між агрегатами та для зменшення ефекту вібрації. Звичайно ж, перша мета - це гнучкість, яка повинна забезпечувати максимальний ступінь свободи при обертанні, нахилах і поворотно-поступальних рухах підйомно-транспортних механізмів, тракторного та екскаваторного обладнання, гідравлічних пресів, термопластавтоматів та інших компонентів автоматики. Гідравлічний шланг більш доступний у ціні, простіше у виробництві та монтажі, ніж трубопровідна магістраль.
- Також його можна використовувати для полегшення встановлення, обслуговування або заміни елементів гідравлічної системи. Номінальний тиск і кількість армованих витків визначають гнучкість, а також матеріал конструкції та діаметр.
Через РВТ проходять кілька основних видів рідини:
- мінеральна олія (нафтова);
- полігліколева олія (синтетична олія);
- вода;
- емульсії води та олії (рідина з високим вмістом води);
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.
ВИБІР ПРАВИЛЬНОГО ГІДРАВЛІЧНОГО ШЛАНГУ
При виборі необхідно враховувати деякі фактори, а саме:
- Тип рідини, яку необхідно транспортувати та його концентрація.
Спеціальні олії та хімікати, які необхідно перекачувати, потребують сумісних шлангів, а також для тих, які піддаються впливу агресивних середовищ. Таблиці сумісності матеріалів доступні для гідравлічних шлангів, як правило, у виробника або сторонніх довідкових посібниках. - Зовнішні умови та речовини, які можуть пошкодити покриття.
Ультрафіолетове випромінювання, озон, солона вода, хімічні речовини та забруднюючі речовини можуть пошкодити шланг та викликати проблеми під час роботи.
Абразивність покриття, з якими може торкатися шланг, що буде можливою причиною швидкого перетирання. - Робочий тиск. Гідравлічні шланги також розділені на різні типи максимального тиску в системі. Важливо відзначити стрибки тиску під час застосування.
- Температура. Рукави високого тиску з різних матеріалів мають різні діапазони робочих температур.
- Об'ємна витрата рідини, що перекачується, що впливає на вибір розміру шланга, який ще називають «умовний прохід», ДУ, або просто внутрішній діаметр (ID). Важливо забезпечити достатній прохідний переріз, щоб не звужувати прохід для рідини, і не створювати додаткового навантаження на насос.
- Мінімальний радіус вигину. Під час використання гідравлічні шланги згинаються, таким чином, кожен шланг має характеристику мінімального радіусу вигину, при якому гарантовано буде зберігатися допустимий поперечний переріз, необхідний для безперешкодного проходу рідини.
- Наконечники для приєднання зазвичай підбираються або разом з частинами у відповідь (перехідниками і штуцерами) залежно від вихідної та вхідної конфігурації обладнання або вже до існуючих частин у відповідь, встановлених на гідравлічних агрегатах. Кінцеві фітинги розрізняють прямі та кутові, а за типом кріплення бувають вставні, різьбові або фланцеві. Також рукав може бути додатково укомплектований швидкороз'ємними з'єднаннями.
Довжина РВТ підбирається виходячи з індивідуальних габаритних та приєднувальних вимог, а як правильно підібрати діаметр – докладно описано далі у цій статті.
Як вибрати внутрішній діаметр гідравлічного шлангу?
Занадто великий рукав буде громіздким, незручним та дорогим, а тонкого може бути недостатньо, що негативно вплине на процес протікання рідини, створюючи додатковий опір, падіння тиску по довжині та нагрівання олії.
Правильно підбираємо потрібний діаметр
- Для початку потрібно визначити два основні параметри: обсяг масла, що протікає в хвилину (витрата рідини Q) і в якій лінії гідросистеми буде встановлений шланг - всмоктувальної, напірної або зливної.
- Всмоктувальна лінія має негативний тиск, що може викликати так званий розрив рідини або кавітацію (спінювання), тому швидкість олії за таких умов має бути невеликою, що є нормою в межах 1-1.2м/с. Таким чином рукав повинен бути якнайбільше по діаметру, щоб безперешкодно живити насос;
- Напірна лінія подає масло при великих значеннях тиску, тому оптимальна швидкість набагато вища – 6-7м/с. Такі РВТ можуть бути набагато тоншими, але достатніми, щоб не провокувати нагрівання.
- Для зливної магістралі рекомендується швидкість рідини близько 3м/с, а діаметр більше, що якнайменше перешкоджати вільному поверненню масла в бак з мінімальним тиском.
- Розрахувати об'ємну витрату рідини можна помноживши робочий об'єм насоса (кількість рідини, що видається за один оберт валу) на кількість обертів приводного валу за хвилину.
Робочий об'єм насоса – базова характеристика будь-якого агрегату, яка вказана або на шильдику виробу або в паспорті, так само як частота обертів вихідного валу електродвигуна, двигуна внутрішнього згоряння. Важливо враховувати понижувальний коефіцієнт редуктора, якщо такий є коробки відбору потужності (для ДВС). Такі властивості зазвичай доступні для кожного обладнання.
Використовуємо визначення за номограмою
Після того, як інформація про дані параметри отримана, можна скористатися номограмою нижче для визначення оптимального внутрішнього діаметра шланга.
Для цього необхідно поставити крапку на лінійці витрати зліва та лінійці швидкості рідини праворуч, після цього з'єднати ці точки прямою лінією і на перетині з лінійкою діаметрів буде оптимальний розмір. Як правило, подібна продукція вся стандартизована, тому вибирайте рукав наступний по діаметру у велику сторону, від проміжного значення, яке ви отримали.
Приклад: На малюнку підібрано РВД для напірної лінії (приймаємо швидкість потоку 7,6 м/с) при витраті 45 л/хв. Точка перетину потрапляє на необхідний прохід 12мм діаметром. Сміливо можете вибирати ДУ12. Може також здатися, що він буде замало, тому що на обтискних віконцях, перехідниках і штуцерах, для цього розміру деякі діаметри перерізу будуть трохи меншими, і прохід буде вже. Але не хвилюйтеся, ці обставини враховані.
Рис. 7. Номограма для вибору оптимального перерізу гідравлічного шлангу
Пам'ятайте, що РВТ мають термін придатності і з часом пересихають, а в результаті безперервного використання вони можуть швидко зношуватися, тому слід розглянути питання про майбутню заміну! Шланги, які широко використовуються, можуть бути набагато доступнішими і легше замінені, ніж вузькоспеціалізовані. Для допомоги у виборі більш поширених та стандартизованих комплектуючих радимо звернутися за консультацією до наших спеціалістів у HANSA-FLEX!
ВИСНОВОК
Величезним применшенням сказати, що шланг є важливою частиною гідравлічної системи. По суті, без шланга високого тиску складно було б побачити всі можливості, властиві гідросистемам та їх універсальність. Його гнучкість дозволяє ефективно та правильно розміщувати компоненти у найбільш зручних місцях, а також проходити через тісні простори та долати великі відстані.
Часто, важливе обладнання стають менш активним через те, що встановлені невідповідні металорукави, і це може призвести до виходу з ладу обладнання. Тому періодично гідравлічні шланги повинні бути перевірені та замінені відповідно до інструкцій виробника.