Предотвращение расширения гидравлического шланга: экспертное руководство

Джош Козфорд, контрибьютинг редактор

Держу пари, вы даже не знали, что расширение шланга — это вещь, правда? Конечно, мы знаем, что гидравлический шланг сделан преимущественно из синтетического каучука, который гибок и мягок. Действительно, вся смысл использования каучука — добавить гибкость к вариантам прокладки сантехники, буквально и образно. Резиновая внутренняя трубка и внешний слой — не такие вкусные булки для слоя армирования — мяса нашего шлангового сэндвича. Комбинация и сильная, и гибкая, но не иммунна к расширению.

Расширение шланга происходит, когда внутренний диаметр трубки увеличивается под давлением несмотря на поддержку стального, синтетического волокна или текстильного слоя(ей) армирования. Хотя армирование немного растягивается, расширение шланга как линейное, так и радиальное: по мере того как шланг становится слегка длиннее, пока трубка сжимается под давлением, внутренний диаметр эффективно увеличивается, так как он зажат между маслом и армированием.

Тип внутреннего слоя армирования имеет наибольшее влияние на сдерживание расширения шланга.

Расширение шланга — плохие новости по нескольким причинам, особенно в точных приложениях управления движением, работающих под высоким давлением. В системах с высокоскоростными, высокоточными актуаторами, длинные прогоны шланга добавляют эластичность к гидравлическому маслу, снижая его эффективный модуль объёмной упругости (сопротивление масла сжатию). В высокоточных применениях иногда немного этой жёсткости, вызванной шлангом, хорошо, так как это помогает снизить скачки давления и обеспечивает демпфирование во время высокочастотной работы.

Однако легко получить слишком много хорошей вещи здесь, потому что расширение шланга приводит к вялой производительности, плохому контролю и даже увеличенному тепла, так как каучук генерирует собственное внутреннее трение, вызванное деформацией. Приложения, управляемые сервоклапанами, не работают как стандартная гидравлика — всегда есть давление, приложенное к обеим сторонам поршня, и движение работает контролем дифференциала, а не просто абсолютным давлением, сбрасывающим один порт в бак. Это держит актуатор в состоянии напряжения, которое легко ускорять и контролировать точно.

Давление может циклиться десятки раз в секунду между кепковым портом и рабочим портом, каждый раз расширяя трубку шланга и снижая производительность. Каждый раз, когда каучук сжимается, он также запасает энергию, высвобождая её при изменении состояния давления. Но есть способы смягчить это, и даже один экстремальный метод устранить его.

Некоторые типы конструкции шланга более склонны к расширению, поэтому вы можете начать с выбора более прочного шланга на этапе проектирования машины. Оплётенные шланги высоко гибки, и современные версии оплётенного шланга 100R17 будут превосходить старую конструкцию 100R2, особенно учитывая изобарическую природу R17 (все размеры обычно оценены на 4000 psi). Для окончательного сопротивления расширению выберите спирально-навитую трубу 100R12 или 100R13 с четырьмя или шестью слоями армирования. Спирально-навитую армирование может содержать радиальную силу лучше, чем оплётенное армирование, устраняя немного внешней гибкости.

И, конечно, более короткий шланг будет иметь меньше общей площади для расширения. Всякий раз при установке актуаторов, старайтесь устанавливать клапаны как можно ближе к актуаторам. Это обеспечивает более отзывчивую систему не только из-за уменьшенной площади поверхности каучука, но и потому что это устраняет дополнительную массу масла между клапаном и цилиндром, которая должна быть ускорена.

Наконец, чтобы устранить расширение шланга полностью, просто избавьтесь от шланга. Вы можете промонтировать ваш актуатор, используя высокопрочную стальную трубку, которая намного жёстче гидравлического шланга. Или смонтируйте сервоклапан или пропорциональный клапан непосредственно к цилиндру, что требует всего короткого прогона сантехники к обоим рабочим портам. Помогает, когда рабочие порты клапана равноудалены от рабочих портов цилиндра, поддерживая равный объём жидкости в обоих направлениях.

Расширение шланга — интересная тема, и вы могли бы копать гораздо глубже в предмет, чем я смог прояснить здесь. Эффекты комплаенса могут быть смоделированы для включения различных параметров, включая вышеупомянутый модуль объёмной упругости масла, массу нагрузки и динамику клапана, и не беспокойтесь смотреть в это, если вы не хороши с дифференциальным исчислением. Главное — вы должны учитывать расширение шланга в ваших высокопроизводительных дизайнах, и если требуется, остановить его на месте.

Вам также может понравиться: