 |
И арматура гидравлических систем
|
|
|
|
Помимо описанных в предыдущих главах конструктивных элементов гидравлических систем – распределителей, клапанов давления, гидроцилиндров и т. д. – для нормального функционирования гидроустановок необходимы также следующие оборудование и арматура:
– гибкие трубопроводы (шланги);
– муфты для шлангов;
– трубы;
– резьбовые соединения;
– присоединительные плиты;
– клапаны для стравливания воздуха;
– манометры;
– объемные расходомеры.
Эти вспомогательные детали, приборы и устройства служат в основном для передачи гидравлической энергии (шланги, трубы и т. д.), для соединения и крепления конструктивных элементов (резьбовые соединения, присоединительные плиты) и для выполнения функций контроля (измерительные приборы).
Отдельные конструктивные элементы гидроустановки соединены между собой шлангами или трубами.
Проходное сечение шлангов и труб
Проходное сечение шлангов и труб влияет на величину потерь давления внутри трубопроводов. Именно этим параметром в значительной степени определяется к.п.д. всей установки. Чтобы потери давления в трубопроводах, в изгибах, коленах и угловых соединениях были не слишком велики, а с другой стороны, чтобы размеры трубопроводов удержать в определенных пределах, гидросистему нужно конструировать таким образом, чтобы скорости течения рабочей жидкости v не превышали следующих значений для соответствующих рабочих давлений.
В напорных линиях: рабочее давление (не более):
50: бар Скорость рабочей жидкости, м/сек 4,0;
10: бар Скорость рабочей жидкости, м/сек 4,5;
150: бар Скорость рабочей жидкости, м/сек 5,0;
200: бар Скорость рабочей жидкости, м/сек 5,5;
300: бар Скорость рабочей жидкости, м/сек 6,0.
|
|
|
Скорость потока не должна превышать во всасывающих линиях 1,5 м/сек, а в линиях слива 2,0 м/сек.
С учетом этих указаний требуемое проходное сечение трубопровода вычисляют по следующей формуле:
, где Q – объемный расход; v – скорость течения.
Отсюда могут быть получены требуемые номинальные внутренние диаметры шланговых трубопроводов при выборе параметров и размеров гидроустановки.
Расчет для определения номинального внутреннего диаметра трубопроводов приведен ниже:
Отсюда для номинального внутреннего диаметра:
Пример расчета диаметра проходного сечения
Q = 4,2 дм /мин = 4,2 л/мин; напорный трубопровод с рабочим давлением до 50 бар; v = 4 м/сек.
Определить d.d = 4,47 мм
Гибкие трубопроводы (шланги)
Гибкие трубопроводы (шланги) применяют для соединения движущихся гидравлических устройств или в случаях пространственно неблагоприятных условий для прокладки обычных трубопроводов (особенно в гидравлических установках подвижных машин). Шланги используют, когда нет возможности для монтажа труб (например, на движущихся частях установки). Кроме того, шланги служат также для глушения шума и поглощения колебаний.
Внутренний слой шланга выполнен из синтетической резины, тефлона, полиэфирных эластомеров, пербунана и неопрена. Основной силовой элемент шланга – это плетеный слой, изготовленный из стальной проволоки и (или) из полиэфирного или вискозного материала.
В зависимости от диапазона давлений, на которые рассчитан шланг, плетеных слоев в нем может быть один или несколько.
Поверхностный слой изготавливают из износоустойчивой резины, полиэфирных, полиуретановых эластомеров или прочих материалов. В качестве дополнительной защиты от механических повреждений шланги могут быть покрыты снаружи спиралью или оплеткой.
Выбор гибких трубопроводов. При выборе гибких трубопроводов необходимо учитывать характер их функций и условия эксплуатации.
|
|
|
Шланги, передавая посредством жидкости усилия, подвергаются химическим, термическим и механическим воздействиям.
Особенно тщательно необходимо установить характер динамических и статических воздействий рабочего давления. Пульсирующие давления, возникающие при быстрых переключениях клапанов, могут многократно превышать значения, получаемые расчетом.
При выборе технических данных, таких, как номинальный внутренний диаметр, допустимая нагрузка, устойчивость к химическим и термическим воздействиям, решающее значение следует придать указаниям фирмы-изготовителя.
При выборе шлангов в отношении номинальных внутренних диаметров и давлений следует ориентироваться на стандарты DIN 20 021, 20 022, 20 023. Инструкции по проведению испытаний шлангов устанавливает стандарт DIN 20 024.
Характеристики шлангов
• Максимально допустимое рабочее давление.
Указывается изготовителем для статических и, в большинстве случаев, для динамических давлений. Статическое рабочее давление указывается с четырехкратным запасом прочности, то есть рабочее давление составляет лишь 1/4 разрушающего давления.
• Разрушающее давление.
Этот показатель можно учитывать лишь как результат испытаний. При давлениях ниже этого значения гарантировано отсутствие течи и разрушения шланга.
• Пробное давление.
Шланги подвергают испытаниям давлением, вдвое превышающим рабочее, в течение не менее 30 с и не более 60 с.
• Относительное удлинение.
В зависимости от конструктивного исполнения плетеного слоя каждый шланг под действием рабочего давления получает определенное удлинение. Относительная величина такого удлинения не должна выходить за пределы от +2 до -4%.
• Радиус изгиба.
Указываемый минимальный радиус изгиба относится к случаю нагружения максимальным рабочим давлением неподвижного гибкого трубопровода. Меньший радиус изгиба недопустим по соображениям безопасности.
• Рабочая температура.
Указываемые температуры относятся к перекачиваемой по шлангам рабочей жидкости. Высокие температуры существенно сокращают срок службы шлангов.
Монтаж гибких трубопроводов
При монтаже гибких трубопроводов необходимо прежде всего убедиться в правильном выборе длины шлангов. Соединяемые ими части гидроустановки должны иметь возможность перемещаться, не подвергая при этом шланги воздействию растягивающих нагрузок. Кроме того, достаточно большими должны быть радиусы изгиба шлангов. Некоторые основные правила монтажа гибких трубопроводов указаны на рисунке 70.
|
|
|
Рис. 70. Правила монтажа гибких трубопроводов
Значение гидравлического сопротивления гибких труб
В гидравлических системах самоходных машин и во многих стационарных гидроустановках в качестве соединительных элементов часто применяют шланги. Поэтому при выборе размеров и параметров таких установок нужно обязательно учитывать потерю давления Ар, которая возникает в шлангах. В таблице 8 приведены значения гидравлического сопротивления Ар гибких трубопроводов.
Таблица 8
Крепление арматуры к шлангу
Гибкие трубопроводы можно соединять с различными устройствами или друг с другом при помощи резьбовых соединений или быстроразъемных муфт. Надежные соединения обеспечиваются также применением шланговой арматуры, представленной на рисунке 71.
Рис. 71. Крепление арматуры к шлангу
Согласно стандарту DIN 24950 для той стороны шланговой арматуры, которая соединяется со шлангом, существуют следующие возможности закрепления.
• Резьбовая арматура.
В этом случае требуемая фиксация шланга осуществляется свинчиванием между собой отдельных деталей по их оси. Такая шланговая арматура, как правило, для монтажа не требует специального инструмента и допускает повторное применение.
• Арматура, укрепляемая запрессовкой.
Здесь фиксация шланга осуществляется вследствие деформирования по меньшей мере одной из деталей арматуры. Такую шланговую арматуру можно монтировать только с применением специального инструмента, при этом ее повторное использование не предусмотрено.
• Оболочковая арматура.
Требуемая фиксация шланга осуществляется натягиваемой снаружи оболочкой или сегментами. Такая арматура для шлангов допускает возможность повторного использования и, в зависимости от типа, может монтироваться со специальным инструментом или без него.
|
|
|
• Шланговые зажимы (хомуты, скобы).
Требуемая фиксация шланга в этом случае достигается в результате его деформации, обжатием, например, с помощью хомутов согласно стандарту DIN 3017 или зажимов согласно стандарту DIN 32620. Такая шланговая арматура в зависимости от вида конструктивного исполнения может быть смонтирована с помощью специального инструмента или без него и частично допускает возможность повторного использования, однако, разумеется, не для высоких давлений.
• Вставная арматура.
Такая арматура состоит в общем случае из ниппеля, на котором требуемая фиксация шланга достигается за счет усилий, возникающих при деформации шланга. С этой целью ниппель имеет соответствующую конфигурацию. Эту арматуру можно монтировать без применения специального инструмента, допускается также ее повторное применение, но, разумеется, не для высоких давлений.
Монтаж шланговой арматуры
Для шланговой арматуры с той ее стороны, которая предназначена для монтажа на различных конструктивных элементах гидросистемы, согласно стандарту DIN 24950 применяют следующие способы присоединения (рис. 72).
• Резьбовое (с помощью резьбовых деталей);
• с помощью трубы, для резьбовых штуцерных соединений с врезным кольцом;
• фланцевое;
• кольцевое;
• муфтовое (симметричные и несимметричные полумуфты);
• с помощью штуцера с буртиком.
Рис. 72. Виды шланговой арматуры
Кроме того, к шланговой арматуре, изображенной на рисунке 72, относятся также следующие отдельные детали:
• накидная гайка;
• патрон: деталь арматуры, которая охватывает шланг; различают резьбовой, обжимающий и чашечный патроны, а также зажимы для шлангов;
• ниппель (наконечник, штуцер): деталь арматуры, которая вставляется в шланг и со стороны, присоединяемой к гидросистеме, обеспечивает соединение. Эти ниппели согласно стандарту DIN 24950 делятся на крепления, применяемые со стороны шланга (резьбовые, зажимные и вставные), и крепления со стороны, присоединяемой к конструктивным элементам гидросистемы (резьбовой наконечник, уплотнительная головка, ввинчиваемый наконечник, наконечник с трубкой, наконечник с буртиком, фланцевый и кольцевой наконечники).
Рис. 73. Разновидности ниппелей
Быстроразъемные муфты
Быстро выполнять соединения и быстро их снова разбирать можно с помощью быстроразъемной муфты (рис. 74).
Существуют быстроразъемные муфты с механическим управляемым обратным клапаном и без такого клапана. Наличие обратного клапана позволяет при отсутствии давления выполнять соединения без слива рабочей жидкости.
|
|
|
Рис. 74. Быстроразъемная муфта
Трубопроводы. Соединение трубы с трубой. Уплотнительные и соединительные элементы
В качестве трубопроводов в гидравлических установках применяют калиброванные стальные бесшовные трубы, стандарт DIN 2391. Толщина стенок трубопроводов определяется максимальным давлением, действующим в гидросистеме, и запасом прочности на случай гидравлических ударов.
Перед монтажом с помощью соответствующего трубогибочного приспособления трубы изгибают в холодном или горячем состоянии. После обработки трубы необходимо промыть, чтобы, например, удалить образовавшийся в них при горячей гибке слой окалины.
Для соединений трубы с трубой и трубы с различными устройствами можно применять:
• резьбовые соединения трубопроводов – для труб с номинальным внутренним диаметром до 38 мм, в зависимости от величины рабочего давления;
• фланцевые соединения – для труб с номинальным внутренним диаметром от 30 мм и выше.
Резьбовые соединения трубопроводов согласно стандарту бывают различных типов:
• без пайки;
• штуцерные с врезным кольцом;
• двухконусные с кольцом;
• паяные и сварные;
• втулочные с упорным буртиком;
• втулочные со сферической поверхностью.
Рис. 75. Резьбовое соединение трубопроводов
Резьбовое штуцерное соединение с врезным кольцом отличается простотой в обслуживании и потому применяется наиболее часто (рис. 75). При сборке соединения затяжкой накидной гайки врезное кольцо вводится во внутренний конус соединительного штуцера. В трубке образуется буртик, который прижимается к уплотняющему упору.
Для указанных резьбовых соединений согласно стандарту DIN 3850 предусмотрены определенные уплотнительные и соединительные элементы (табл. 9, 10).
Таблица 9
|
|
|
