В гидравлической системе могут использоваться шланги, внешне похожие на шланги, но выполняющие разные функции. Напорная линия подает масло от насоса к исполнительному механизму или клапану, обратная линия подает масло в резервуар, а всасывающая линия подает масло к насосу. Каждая из них подвергается различному сочетанию давления, вакуума, температуры, расхода и механических нагрузок.
Распространённая ошибка — считать эти шланги взаимозаменяемыми. Обратный шланг может не выдерживать скачков давления на выходе насоса, в то время как сильно армированный напорный шланг может быть излишне жёстким для обратной линии. Всасывающий шланг должен противостоять сжатию в вакууме, что требует другой конструкции.
Понимание требований к гидравлическим шлангам для напорных и обратных линий помогает производителям оборудования, ремонтным компаниям и дистрибьюторам выбирать более безопасные и экономичные варианты. Правильный выбор начинается с определения функции шланга, а не с его внешнего диаметра или внешнего вида.
Три основные функции гидравлической линии
В большинстве гидравлических систем содержится более трех отдельных шлангов, но их функции, как правило, делятся на три категории.
Напорные линии
Напорные трубопроводы транспортируют жидкость после того, как она выходит из насоса. Они могут соединять насос с клапанным блоком или соединять клапаны с цилиндрами, двигателями, тормозами, системами рулевого управления и другими исполнительными механизмами. Эти трубопроводы должны выдерживать нормальное рабочее давление системы, а также кратковременные пиковые нагрузки, возникающие при быстром перемещении клапанов, ударных нагрузках или внезапных изменениях направления движения исполнительного механизма.
В системах высокого давления обычно используется армирование проволочной оплеткой или спиралью. Правильная конструкция зависит от рабочего давления, частоты импульсов, диаметра шланга, требований к изгибу и интенсивности применения. Покупателям, выбирающим гидравлический шланг высокого давления, следует сравнивать характеристики полного давления и импульсного воздействия, а не только заявленное давление разрыва.
Возвратные линии
Обратные трубопроводы переносят масло от клапанов и приводов обратно в резервуар. Их среднее давление обычно значительно ниже, чем на стороне высокого давления в контуре. Однако «низкое давление» не означает «отсутствие давления». Фильтры, охладители, длинные шланги, ограничивающие фитинги, холодное масло и трубопроводы недостаточного диаметра — все это может создавать противодавление.
Обратный шланг должен выдерживать ожидаемый расход без создания чрезмерной скорости потока или нагрева. Он также должен обладать соответствующей маслостойкостью, термостойкостью и прочностью покрытия. В гидравлических шлангах низкого давления может использоваться текстильное армирование или более легкая конструкция, если это позволяют фактические условия контура.
Линии всасывания
Всасывающие линии соединяют резервуар с входным отверстием насоса. Вместо поддержания высокого избыточного давления, они работают при давлении ниже атмосферного, поскольку насос перекачивает жидкость. Главная конструктивная проблема заключается в их устойчивости к разрушению.
Всасывающий шланг обычно имеет жесткое или спиральное армирование, которое поддерживает проходное отверстие открытым под вакуумом. Шланг также должен иметь достаточно большой внутренний диаметр, гладкий канал для потока и герметичное соединение. Всасывающий шланг SAE 100R4 является распространенной конструкцией для всасывания гидравлических жидкостей на нефтяной основе и обратной подачи под низким давлением, с учетом температурных и совместимых ограничений, установленных производителем.
Основные отличия с первого взгляда
| Фактор выбора | Напорная линия | Линия возврата | Линия всасывания |
|---|---|---|---|
| Основная обязанность | Подача жидкости под давлением | Верните жидкость в резервуар. | Вход подающего насоса |
| Основной риск | Усталость от импульсных нагрузок и кратковременных перенапряжений | Обратное давление, нагрев и ограничение | Схлопывание вакуума и утечка воздуха |
| Типичное подкрепление | проволочная оплетка или проволочная спираль | Армирование текстилем или проволокой | Текстиль плюс спиральное армирование |
| Приоритет размера | Номинальное давление и расход | Низкое противодавление | Низкие потери на входе и низкая устойчивость к схлопыванию |
| Распространенная проблема при установке | Истирание, изгиб, скачки давления | Недостаточный размер и неподходящая посадка | Перегибы, неплотно прилегающие зажимы и чрезмерная длина |
Данная таблица представляет собой исходную основу для сбора эксплуатационных данных.
Как показатель давления влияет на выбор
Для напорного трубопровода номинальное рабочее давление шланга должно быть равно или выше максимального давления, которое может создать система. Настройка предохранительного клапана важна, но она может не учитывать все переходные процессы. Оборудование с быстрым циклом работы, ударными нагрузками или повышением давления может испытывать кратковременные скачки показаний выше нормального уровня.
Давление разрыва — это разрушающее лабораторное значение, а не допустимое рабочее давление. Выбор шланга на основании того, что его показатель разрыва превышает давление в системе, игнорирует ресурс усталости и коэффициент запаса прочности, заложенный в спецификации. Покупателям следует сравнивать рабочее давление, импульсные характеристики, снижение номинальной мощности при высоких температурах, размер и соответствующий стандарт шланга.
Обратные шланги также должны иметь реалистичное номинальное давление. Засоренный фильтр, ограниченное давление в охладителе или холодный пуск могут существенно повысить обратное давление. Если линия расположена после уравновешивающего клапана или другого ограничивающего устройства, ее давление может быть выше, чем ожидалось. Измерьте или рассчитайте наихудшее противодавление, а не предполагайте, что вся обратная сторона находится в пределах почти атмосферного давления.
Всасывающие магистрали должны иметь допустимый вакуум или документально подтвержденную устойчивость к сжатию. Шланг, предназначенный только для работы под избыточным давлением, может сплющиваться по мере того, как насос забирает масло, что приводит к масляному голоданию на входе и ухудшению работы насоса.
Скорость потока и внутренний диаметр шланга
Необходимый внутренний диаметр зависит от расхода и допустимой скорости потока жидкости в данной части контура. Напорные трубопроводы, как правило, выдерживают более высокую скорость потока, чем обратные и всасывающие. Всасывающий трубопровод обычно требует наименьшей скорости потока, поскольку чрезмерные потери на входе могут способствовать кавитации.
Недостаточный диаметр напорного шланга увеличивает падение давления и выделение тепла. Недостаточный диаметр обратного шланга может создавать нежелательное противодавление. Недостаточный диаметр всасывающего шланга может ограничивать поток на входе в насос, вызывать шум, аэрацию и кавитацию, а также сокращать срок службы насоса.
Не следует выбирать размер заменяемого шланга, измеряя только внешний диаметр. Толщина армирования различается в зависимости от типа шланга, поэтому два шланга с одинаковым внешним диаметром могут иметь разный внутренний диаметр. Используйте указанный размер или номинальный внутренний диаметр и убедитесь, что фитинги не создают сильного сопротивления.
Совместимость температур и жидкостей
Каждая магистраль должна быть совместима с гидравлической жидкостью и температурой как внутренней трубки, так и внешней оболочки. Масло, возвращающееся из привода, может быть горячее, чем температура в резервуаре, особенно в системах с непрерывным дросселированием или неэффективными компонентами. Напорные шланги вблизи двигателей, выхлопных систем или печей также могут подвергаться воздействию высоких температур снаружи.
Низкие температуры создают ряд других проблем. Вязкое масло увеличивает падение давления в обратных и всасывающих линиях. Шланг, затвердевший в холодную погоду, может передавать большую нагрузку на фитинги и препятствовать нормальному движению оборудования.
Совместимость с жидкостями должна включать базовое масло, присадки, содержание воды, чистящие средства и любые огнестойкие жидкости. Подходящее номинальное давление не компенсирует несовместимость трубки. Ассортимент гидравлических шлангов включает конструкции для различных классов давления и функций контуров.
Фитинги так же важны, как и шланги.
Конструкция ограничивается самым низкопрофильным компонентом. Шланги, фитинги, обжимные муфты, переходники и стандарты соединений должны быть совместимы друг с другом. Неправильно подобранный фитинг может вырваться, протечь, повредить арматуру или создать внутреннее сопротивление.
Фитинги напорных трубопроводов должны выдерживать то же рабочее давление и импульсные нагрузки, что и шланг. Обратные и всасывающие фитинги должны быть рассчитаны таким образом, чтобы избежать ненужного ограничения потока. Всасывающие соединения также должны оставаться герметичными, поскольку небольшая утечка на входе может привести к попаданию воздуха в систему без видимой внешней утечки масла.
Для комплектующих, изготовленных производителем оригинального оборудования (OEM), необходимо указать тип концевых соединений, стандарт резьбы или фланца, способ уплотнения, ориентацию, длину отрезка и угловое соотношение между фитингами. Эти детали особенно важны при замене формованных трубных секций гибкими шлангами.
Правила маршрутизации для каждой линии
Шланги высокого давления нуждаются в защите от истирания, острых краев, горячих поверхностей и чрезмерных движений. Оставьте достаточную длину для изгиба и изменения длины под воздействием давления, но избегайте излишнего провисания, которое может тереться о окружающие компоненты.
Обратные шланги должны проходить по прямой траектории, чтобы уменьшить потери давления. Избегайте слишком тонких колен, чрезмерного количества переходников и резких изгибов вблизи фитинга. Если линия проходит через охладитель или фильтр, учитывайте эти компоненты при оценке противодавления.
Всасывающие шланги должны быть короткими, достаточно толстыми и не иметь выступающих мест, где может скапливаться воздух. Радиус изгиба должен быть больше указанного минимума. Шланг следует надежно удерживать, не сгибая его, и проверять хомуты и соединения на наличие признаков попадания воздуха.
Практический контрольный список технических характеристик
Перед заказом любого из трех типов шлангов соберите следующие данные:
- Функция трубопровода: под давлением, обратный, всасывающий, дренажный или пилотный.
- Максимальное непрерывное и пиковое давление
- Необходимая вакуумная мощность, где это применимо.
- Минимальная и максимальная температура жидкости
- Воздействие окружающей среды и внешних температур
- Гидравлическая жидкость и пакет присадок
- Расход и требуемая скорость
- Внутренний диаметр и размер соединения
- Требуемый стандарт шланга
- Интенсивность импульса или коэффициента заполнения
- Минимальный радиус изгиба и доступное пространство для прокладки кабеля.
- Требования к износостойкости, устойчивости к озону, атмосферным воздействиям и огнестойкости.
- Типы фитингов, ориентация и длина сборки.
Предоставление этих сведений помогает производителю рекомендовать готовую конструкцию, а не строить предположения, основываясь только на размерах и давлении.
Заключение
Напорные трубопроводы должны выдерживать рабочее давление и импульсную нагрузку, обратные трубопроводы — обеспечивать пропускную способность с контролируемым противодавлением, а всасывающие трубопроводы — иметь неограниченный диаметр и устойчивость к вакуумному схлопыванию. Надежная спецификация учитывает в совокупности функциональность, пиковое давление, расход, температуру, тип жидкости, армирование, фитинги и схему прокладки. Для оборудования OEM-производителей или программ замены необходимо классифицировать каждый шланг по типу контура перед выбором семейства изделий.
