Hydraulische Slangmontage Ontwerp: Een Complete Gids Voor Ingenieurs

Door Josh Cosford, Contributing Editor

Net als hun fitting- en adapterverwanten, zijn hydraulische slangmontages vaak een nagedachte voor de hydraulische ontwerper. Ik zou liever werken aan het ontwerpen van een uniek hydraulisch circuit, maar we mogen het belang van een holistische benadering van machineontwerp niet vergeten. Je fluid power technici zijn een essentieel stuk van de puzzel om ervoor te zorgen dat slangen expert worden gemaakt en geïnstalleerd, maar jouw voorbereiding gaat een lange weg in het besparen van kosten, het vergemakkelijken van installatie, en het verbeteren van betrouwbaarheid.

Ervan uitgaande dat jij de hydraulische ontwerper bent, niet de ingenieur verantwoordelijk voor de machine zelf, zijn er veel overwegingen bij het plannen van de slangmontages. Over het algemeen moet je drie dingen overwegen bij het selecteren en plannen van je machine's slangmontage: slangconstructie, slangeindselectie, en routeringsopties.

Allereerst: Slangconstructie

Het selecteren van de juiste slangconstructiestijl speelt de belangrijkste rol in het bieden van een effectieve en veilige hydraulische machine aan klanten. Drukcompatibiliteit is de primaire factor die je moet overwegen bij het selecteren van je slang, en je startpunt moet het onderstaande diagram zijn over SAE J517 hydraulische slangstandaarden.

Hydraulische Slang Constructie Standaard SAE J517

Je moet je hydraulische slang selecteren op basis van het maximale werkdrukbereik dat je machine ervaart. Het bereik houdt rekening met de grootste diameter (laagste druk) en de kleinste diameter (hoogste druk), wat de kern van hydraulica is. Door hun natuur kunnen kleine slangen hoge druk makkelijker aan dan grote diameter slangen, dus check met je slangleverancier voor de druknorm van de diameter die je nodig hebt voor de stroomsnelheid van je machine.

Alle hydraulische slangen zijn genormeerd voor hun werkdruk, wat de helft is van de bewijsdruk en weer half zo hoog als de barstdruk. Als je systeem gevoelig is voor drukpieken, moet je misschien een slang selecteren die genormeerd is voor iets hoger dan je nominale werkdruk. Bewijsdruk beschrijft het punt waar een hydraulische slang blootgesteld is aan permanente schade, dus het is het best om die demarcatie op de drukmeter te vermijden.

In veel gevallen wil je misschien de gerenommeerde 100R1 en 100R2 standaarden vermijden als je machine een variëteit aan slangformaten heeft terwijl het ten minste 3.000 psi werkt. Veel machinefabrikanten standaardiseren op een van de isobare slangaanduidingen, zoals 100R17, waar elke slang van 3/16 tot 1 inch genormeerd is voor 3.000 psi. Hun stijgende populariteit heeft productiekosten verlaagd, aangezien veel slangfabrikanten zijn opgeschaald naar dit ontwerp.

Het is erg belangrijk om een slang van de juiste binnenste diameter te gebruiken, omdat het veranderen van de slang I.D. de systeemdruk kan veranderen. Als de vervangende slang te klein is voor de stroom, heb je een nieuwe beperking geïntroduceerd. Systeemdruk zal stijgen.

Als je grote-diameter slang nodig hebt en bij hogere dan 3.000 psi, zul je opties moeten verkennen zoals 100R12, 100R13 en 100R15, die spiraalgewonden versterkingsdraden met vier of zes lagen gebruiken. Sommige mensen suggereren dat je een slang kiest die genormeerd is voor 25-50% boven je werkdruk, maar in de realiteit rekenen de strikte slangrichtlijnen al rekening met drukpieken, en bouwen fabrikanten daarop volgens.

Stroomoverwegingen

Na het beslissen op een slangconstructietype, heb je de diameter nodig die het beste past bij de stroom. Onthoud om unieke situaties in rekening te brengen, zoals differentiële cilinders en de additieve stroom gegenereerd uit de kappoort tijdens intrekking. In gevallen waar de oppervlakteverhouding hoog is, kun je meer dan het dubbele van de stroomsnelheid observeren, dus wees er zeker van dat de slang geschikt is gegroeid.

Er is geen absolute beschrijving van stroomcapaciteit voor een hydraulische slang omdat vier scenario's de maximale vloeistofsnelheid bepalen, wat meestal ons limiterende factor is in plaats van iets moeilijker te berekenen, zoals druppel. Beginnend aan de lage kant, voorkom excessieve snelheid door zuiglijnen, waar vacuüm kan resulteren in spontane gasbelvorming die we cavitatie noemen. Als duimregel, laat zuiglijnen nooit 3-4 ft/sec overschrijden; lager is altijd beter, dus er is geen kwaad in het mikken op 1 ft/sec als de ruimte het toelaat.

Ook, zorg dat kasdrain- en pilootlijnen beperkt zijn tot 1 ft/sec snelheid of langzamer. Onder geen omstandigheden wil je risico lopen op schade aan pompinterna of besturingen. Je kunt liberaler zijn met snelheden van druk- en retourlijnen, voor het grootste deel. Druklijnen, zoals pompdruk en werklijnen, kunnen variëren van 20 tot 30 ft/sec en hangen af van druk. Hogere druksystemen zijn meer geschikt voor hogere snelheden omdat minder vloeistof verloren gaat als druppel ten opzichte van maximumdruk. Bijvoorbeeld, 30 ft/sec draaien in een 4.000 psi systeem is minder problematisch dan 30 ft/sec draaien in een 1.000 psi systeem.

Let op dat retourlijnen ook moeten worden gegroeid om snelheid te beperken, hoewel niet zoveel als zuiglijnen. Het is redelijk om rond 6-10 ft/sec te opereren in dit geval, en het primaire doel is om rugdruk in de tanklijnen van kleppen en kasdrains te beperken, maar ook overmatige druk bij retourfilterbehuizingen te voorkomen. Enige overweging moet gegeven worden aan lijngrootte ondanks de ideale vloeistofsnelheid. Kleine lijnen zijn van nature meer geneigd tot druppel, dus wees er zeker van dat je erg kleine zuig-, druk- en retourlijnen vermijdt zelfs als ze binnen het ideale snelheidsbereik passen.

Kleine slang I.D. onderworpen aan hogere wrijvingskrachten van de vloeistof die onevenredig door de grenslaag loopt. Integenstelling, een grotere slang stelt stroom door het centrum en weg van de binnenbuiswanden toe. Ook zijn retour- en druklijnen meer geneigd tot turbulente stroom en energieverlies, wat leidt tot druppel. Als je twijfelt, spaar niet aan diameter en riskeer de problemen die voortvloeien uit ondermaatse slangmontages. In de praktijk, bij het maken van een set slangmontages voor een hydraulische machine, is het gebruikelijk om een 2 inch zuigslang, een 3/4 inch druk slang, een 1 inch retour slang, en een 1/2 inch kasdrain slang te zien.

Slangenden Niet Overslaan

We hebben nu de constructietype gefinaliseerd die het beste past bij de hydraulische druk van onze machine en onze binnenste diameter verfijnd om de systeemstroom te passen; we moeten nu onze slangenden kiezen. Je bent een hydraulische ontwerper in 2025, laten we de onzin knippen; we gaan alleen lekkagevrije verbindingen selecteren met synthetische rubberen zegels. Sorry, NPT en JIC – jullie waren geweldig, en ik waardeer al onze herinneringen, maar het is jullie en niet ik. O-ring Face, O-ring Boss en flenzen bieden zoveel meer in deze relatie.

ORFS is snel de verbinding van keuze geworden, die alle voordelen van de JIC-stijl biedt met een lekkagevrije verbinding. Het is beschikbaar in diverse formaten, met 45° en 90° slangeindbuigingen, en de vrouwelijke einden zijn uitgerust met zwenkel voor gemakkelijke installatie. De gemakkelijk vervangbare O-ring bevindt zich op het gezicht van het mannelijke einde, wat servicewerk snel maakt wanneer lekkages zich voordoen.

Flenzen, zoals de veelvoorkomende SAE Code 61 en Code 62 stijlen, worden veelvuldig gebruikt voor hoge-druk en/of hoge-stroom verbindingen. De gesplitste flensverbindingen staan de technicus toe om het slangeind passend uit te lijnen om binding of wringing te vermijden, en, net als de ORFS fitting, zit de O-ring op het mannelijke einde (er is geen "vrouwelijke" flens omdat de mannetjes vastgemaakt worden aan het platte verbindingsoppervlak waar de poort zich bevindt).

Typisch wordt de O-ring boss type fitting gebruikt als een tussenschakelverbinding naar het slangeind. Vergelijkbaar met BSPP of Metrisch, gebruiken deze een polymere zegel gelegen aan de bovenkant van de poortdraad, afgedicht door een caviteit binnen de poortdraad (ORB) of door een gebonden ring (BSPP en Metrisch). Echter, ORB wordt zelden als slangeind gebruikt omdat de mannelijke fitting een dure live zwenkel vereist. Ze zijn er wel en beschikbaar in recht of 90° orientatie, maar veel ontwerpers prefereren vrouwelijke slangverbindingen.

Om de haatpost te mitigeren, moet ik vermelden dat sommige machines gelukkig JIC en NPT fittings gebruiken, en dat is prima. Echter, deze ontwerpersgids is geneigd naar superieure technologie, en ik zou tekortschieten als ik niets anders dan slangenden met vervangbare zegels zou duwen. ORFS en flensfittings zijn simpelweg beter, dus ga met de tijd mee en gebruik ze. Ondanks het feit dat JIC gemakkelijk te gebruiken is met buisflaringsystemen, bieden veel fabrikanten twee-delige buisverbindingen voor ORFS, en flensfittings kunnen ook aan buizen worden gelast. Bovendien gaat dit artikel echt over slangmontages, niet over gebuiste plumbing.

Omdat slang lengte kan veranderen onder een hoge drukpiek, is het belangrijk om voldoende slappe te voorzien voor uitrekking.

Indeling en Routering

De laatste overweging voor hydraulische ontwerpers betreft de fysieke indeling van de slangmontages op de machine zelf. Slangen verdienen beter dan simpelweg het verbinden van punt A met punt B. Hun oriëntatie, indeling en montage moeten wrijvingsslijtage, overmatige schakeldruk en wring/koppelkrachten voorkomen. Afgebeeld zijn diverse onjuiste en juiste methoden om hydraulische slangmontages te monteren om buiging bij de krimpkoppeling te voorkomen. Het gewicht van de slang mag nooit buiging aanmoedigen bij het punt waar het stalen slangeind de slangbekleding inklemt. Als het gewicht van een slang zwaartekracht veroorzaakt, gebruik 90° slangenden om de buiging te ondersteunen en laat de slang natuurlijk hangen.

De slanglengte moet voldoende zijn om stress tijdens verbinding en vastdraaien te voorkomen, maar niet zo lang dat het wrijft of trilt tegen een willekeurige slang of ander oppervlak. Lange slanglopen moeten tegen de machine geklemd worden met een van veel technologieën. Fabrikanten bieden blokken, zadel, klemmen, en diverse technologieën, gelast of geboute aan de machine, om de slang netjes neer te klemmen.

Klemmen moeten gebruikt worden om slangen correct te ondersteunen. Dit voorkomt dat ze slaan wanneer geperst en er is geen onnodige spanning op de fittings.

Bij het installeren van slanglengtes op dergelijke systemen, wees er zeker van om overmatig vastdraaien van zowel de klem als de slang tussen verbindingen te vermijden. Om de cycli van druk en temperatuur te managen, moet er een lichte slappe zijn tussen elk verbindingspunt terwijl overmatig klemmen dat de bekleding of versterkingslaag kan beschadigen wordt voorkomen. Waar slangen niet voorkomen kunnen worden van wrijven tegen harde oppervlakken of andere slangen, installeer elke slang met beschermende wrap ontworpen om slijtage en wrijving te reduceren. Deze kunnen ook beschermen tegen omgevings- of milieuvervuiling, zoals industriële uitval of UV-straling, en moeten ook gebruikt worden wanneer slangen gerouteerd zijn binnen kanalen of balken.

Wanneer de hydraulische ontwerper zijn rol als comprehensief ziet, moet elke laag van machineontwerp – van het oorspronkelijke schema tot het eindproduct – intelligente gepland en georganiseerd zijn voor het meest efficiënte, economische, en effectieve ontwerp mogelijk. Slangmontages lijken elementair, maar de rest van de machine maakt niet zoveel uit wanneer gebarste of beschadigde slangen je hydraulisch systeem plagen.

U kunt ook liken: