Трубопроводы-и-рукава-высокого-давления

Трубопроводы и рукава высокого давления

50 руб.

Описание товара

Трубопроводы и рукава высокого давления

    Для обеспечения функционирования любой гидравлической системы необходимо обеспечить надежное соединение ее двух основных элементов гидроагрегата и исполнительного механизма гидроцилиндра или гидромотора. Элементом гидросистемы, обеспечивающей это, являются трубопроводы  и рукава высокого давления (РВД), которые рассчитываются в зависимости от расхода подаваемого масла, а их конструктивное исполнение выбирается в зависимости от давления масла, взаимного  расположения гидродвигателя и гидроагрегата, а также условий работы гидродвигателя (подвижное или неподвижное положение корпуса гидродвигателя при работе).

Трубопроводы

     В качестве соединительных труб в трубопроводах используются бесшовные холоднотянутые трубы по ГОСТ8734-75. Тип концевого соединения выбирается в зависимости от расположения, степени подвижности и вида соединяемых отводов на гидропанели и на гидроцилиндре. Общие технические требования к соединениям трубопроводов определяются  ГОСТ 15763 – 2005. Типы концевых соединений трубопровода приведены в таб. 1.

1

Рукавами высокого давления

     Рукава высокого давления применяются для подвода масла под давлением от гидропанели гидроагрегата к перемещающимся в процессе работы гидроцилиндрам. РВД состоит из рукава 1, концы которого опрессованы концевыми соединениями, каждое из которых состоит из фитинга 2 (3) и муфты 4 (см. Рис. 1). В состав фитинга входит, в шаровом соединении ниппель и накидная гайка, в простом соединении ниппель, которые, по аналогии с трубопроводами, соединяются со штуцером или угольником. Технические требования к РВД определены ГОСТ 6286 – 73 и ГОСТ25452 – 90.Типы концевых соединений для рукава высокого давления выбираются также как и для трубопроводов, прежде всего в зависимости от расположения соединяемых отводов на гидропанели и на гидроцилиндре. На Рис. 2 показаны наиболее часто применяемые концевые соединения (фитинги) для РВД.

3

      На Рис. 2а показан фитинг, состоящий из ниппеля с внутренним конусом и накидной гайки, на Рис. 2б – фитинг, состоящий из шарового ниппеля и накидной гайки, на Рис. 2в – фитинг, выполненный в виде ниппеля для фланцевого соединения, на Рис. 2г – фитинг, выполненный в виде штуцера поворотного соединения, на Рис. 2д – фитинг, выполненный в виде штуцера с наружным конусом, на Рис. 2е – фитинг, выполненный в виде штуцера с внутренним конусом.

4

      В ряде случаев разводка гидравлики получается намного проще и компактней, если используются РВД с угловыми фитингами, конструкция и общий вид основных типов которых показан на Рис. 3. На Рис. 3а показана конструкция углового фитинга состоящего из шарового ниппеля и накидной гайки, на Рис. 3б – конструкция углового фитинга, выполненного в виде штуцера с присоединительным резьбовым отверстием, на Рис. 3в – угловой фитинг, выполненный в виде ниппеля фланцевого соединения, на Рис. 3г общий вид, перечисленных угловых фитингов для РВДРис 3

Рис. 3. Конструкция и общий вид
угловых фитингов для РВД

      Надежность и долговечность РВД в значительной степени определяется соединением (заделкой) рукава и соединительной арматуры (ниппелем, фитингом), поэтому в ряде случаев помимо традиционных способов заделки (см. Рис. 1), особенно в ответственных гидроприводах работающих с высокими давлениями (p > 16,0 МПа) применяются оригинальны способы заделки. Рассмотрим несколько вариантов оригинальной заделки РВД.
На Рис. 4. показано соединение шланга РВД с фитингом, позволяющая предотвратить при опрессовке рукава пережим его внутреннего резинового слоя. В этом случае арматура РВД состоит из муфты 1, на наружной поверхности которой имеются выступы 2, совпадающие по расположению с выступами 3 на внутренней поверхности муфты, ниппеля 4 и шланга 5, со снятым наружным слоем.
Соединение шланга осуществляется следующим образом. В начальный момент обжатия контакт муфты 1 со шлангом 5 происходит только по вершинам 6 внутренних выступов 3. По мере возрастания удельного давления q на
выступы 2 на наружной поверхности муфты 1, последняя начинает контактировать со шлангом 5 и боковыми поверхностями 7 внутренних выступов, а затем и всей поверхностью выемки на внутренней поверхности муфты. При этом благодаря увеличивающейся площади контакта внутренних поверхностей муфты 1 со шлангом 5 в процессе обжатия удельные давления на внутренний резиновый слой шланга уменьшается. Дальнейшее увеличение удельной нагрузки q приводит к пластической деформации выступов 2 на наружной поверхности муфты 1, а на внутренний резиновый слой шланга усилие не передается.

Рис 4Рис 4. Соединение шщланга РВД с фитингом предотвращающее пережим
внутреннего резинового

           На Рис 5 показана конструкция соединения шланга РВД с фитингом, позволяющая упростить монтаж и демонтаж соединения. Это соединение содержит муфту 1, резьбовой ниппель 2 и шланг 3 с трехслойной оплеткой (резиновые наружный и внутренний слои 4, 5 и стальная армирующая оплетка 6. При этом, на внутренней поверхности муфты 1 выполнены с возможностью взаимодействия с наружной поверхностью шланга 3, кольцевой выступ 7 с левой резьбой по всей длине, внутренний кольцевой бурт 8, кольцевая проточка 9 и соединительная резьба 10, при чем наименьший диаметр выступа 7 меньше наружного диаметра шланга 3 на высоту выполненной на нем резьбы. На головной части ниппеля 2 выполнена внутренняя резьба 11, а наружная поверхность его хвостовой части выполнена в виде двух последовательных конусов резьбового12 и гладкого 13, при этом вершины резьбы на конусе 12 притуплены, что позволяет не срезать резиновый слой 5 шланга 3. Резьбовой конус 12 предназначен для облегчения ввода шланга 3 до момента захвата муфты 1соединительной резьбой 10 ниппеля 2. Размер наибольшего диаметра гладкого конуса 13 выполнен больше чем внутренний диаметр бурта 8 муфты 1. Шаг конической резьбы 12 равен шагу соединительной резьбы 10 ниппеля 2. Соединение РВД с магистралью осуществляется посредствам специального шарового ниппеля 14 и стандартных штуцера 15 и накидной гайки 16.
Монтаж соединения осуществляется следующим образом. Предварительно на шланге 3 снимается наружный резиновый слой 4. Затем муфту 1 накручивают на шланг 3 используя левую резьбу на выступе 7 муфты 1 до упора в оставшуюся часть наружного слоя 4 в бурт 8 со стороны выступа 7. После этого ниппель 2 вкручивают во внутренний слой 5 шланга 3 за счет его конической резьбы 12, а затем вкручивают ниппель 2 в соединительную резьбу 10 муфты 1 до момента жесткого зажима оплетки 6 шланга 3 между буртом 8 муфты 1 и конусной поверхностью 13 ниппеля 2. Во время закручивания ниппеля 2 в муфту 1 происходит сближение конусной поверхности 13 с кромкой цилиндрической поверхности бурта 8 и за счет этого выполняется разрезание внутреннего слоя 5 шланга 3 со стороны заделки на длине снятого верхнего слоя 4 и выдавливание обрезанной части внутреннего слоя 5 в кольцевую проточку 9. В результате этого обеспечивается жесткий зажим стальной оплетки 6, а также уплотнение и обжим резиновых слоев 4 и 5 шланга между ниппелем 2 и муфтой 1. Таким образом, в опрессованном соединении шланга с арматурой образуется две зоны:
I, зона надежного удержания рукава за стальную оплетку,
II, зона надежного уплотнения резиновых слоев рукава.

Рис 5Рис 5 Конструкция соединения шланга РВД с фитингом, позволяющая упростить монтаж и демонтаж соединения.

       На Рис 6 показана конструкция соединения шланга РВД с фитингом, в котором обжимным элементом является комплект кулачков. Это соединение содержит шланг 1, штуцер 2, выполненный в виде ступенчатой втулки с внутренней резьбой на обеих концах, для соединения с ниппелем 3 и шлангом 1 и наружной резьбой которая контактирует с ответной резьбой накидной гайки 4, а также гайку 6 и четыре обжимных кулачка 5, установленные в пазы накидной гайки. Ниппель 3 имеет конусную заходную часть 7, центральную резьбовую часть 9 с двумя проточками 8 и головку 10 с буртом, который контактирует с буртом накидной гайки 11, обеспечивающей крепление ниппеля 3 к штуцеру (на Рис 6 не показан). Наружная поверхность кулачков 5 выполнена конусной, а на внутренней поверхности выполнены зубцы.
Монтаж соединения осуществляется следующим образом. Посредствам технологи-ческой оправки ниппель 3 с предварительно установленными на нем штуцером 2, кулачками 5 и накидной гайкой 4 вкручивают в отверстие шланга 1, а снаружи на шланг накручивают гайку 6, которая воздействуя в осевом направлении на кулачки 5, которые за счет контакта их наружной конусной поверхности с ответной поверхностью накидной гайки 4, перемещаются в радиальном направлении и при этом разрезают наружный резиновый слой шланга 1 и зажимают его стальную оплетку в кольцевых выточках ниппеля 3.

Рис 6Рис. 6. Упрощенная конструкция соединения шланга РВД с фитингом,
в котором обжимным элементом является комплект кулачков.

       На Рис 7 показана конструкция соединения шланга РВД с фитингом, в которой обжимная втулка выполнена в виде цанги. Это соединение содержит ниппель 1, имеющий заходный конусный конец, среднюю резьбовую часть и головку с буртом, обжимную втулку 3 с резьбой 4 и продольными прорезями 11 на конусной части, образующие лепестки цанги с наружным конусом 7, а также обжимную гайку 5 с внутренним конусом 6 штуцер 8 и накидную гайку 9. Обжимная втулка 3 имеет внутреннюю резьбу 10, контактирующую с ответной резьбой ниппеля 1.
Монтаж соединения выполняется следующим образом. Предварительно накидную гайку 9 надевают на ниппель 1, а обжимную гайку 5 надевают на обжимную втулку 3, при этом последняя не касается своим внутренним конусом 6 наружного конуса 7 цанги. Во втул- ку 3 вводят до упора в ее внутренний торец шланг 2, а затем ниппель 1 вкручивают в резьбовое отверстие 10 втулки 3 до полной выборки резьбы, а затем вводят в отверстие шланга 2. После этого накручивается обжимная гайка 5 на резьбу 4 втулки 3 и за счет воздействия ее внутреннего конуса 7 на наружный конус 6 втулки 3 лепестки цанги, образованные прорезями 11 вдавливаются в тело шланга 2 в радиальном направлении, обеспечивая тем самым прочное герметичное со-единение шланга 2 с ниппелем 1. Затем по-средствам накидной гайки 9 ниппель 1 соединяется со штуцером 8.

Рис 7Рис 7 Конструкция соединения шланга РВД с фитингом, в которой обжимная втулка выполнена в виде цанги

             На Рис 8 показана конструкция соединения шланга РВД с фитингом, используемая при высоких давлениях. Это соединение содержит ниппель 1 с резьбой 13 и конусным хвостовиком 15, муфту 2, разрезную втулку 3, накидную гайку 4 со штифтом 5. Муфта 2 имеет специальную левую резьбу с выступами 6 и канавками 17, которые контактируют с резиновым слоем 6 шланга 7, кроме того в ней выполнена канавка 8 и выступ 9 для за-щемления стальной оплетки 10 шланга. Разрезная втулка 3 выполнена в виде отдельных секторов 11 с внешними уступами 12, которые защемляют оплетку 10 в канавке 8 муфты 2. Посредствам резьбы 13 муфта 2 соединена с ниппелем 1.

        Монтаж соединения осуществляется следующим образом. Перед выполнением со-единения со шланга на необходимой длине снимают внутренний и наружный слои резины. Затем шланг 7 по резьбе 6 вкручивают в муфту 2 так, чтобы край стальной оплетки оказался на одном уровне с уступом 9 муфты. По внутреннему диаметру оплетки 19 размещаются секторы 11 разрезной втулки 3 таким образом, чтобы они своими буртами 14 упирались в уступ 9 муфты 2. Густой смазкой смазывают коническую поверхность ниппеля 1, после чего с усилием ввинчивают в муфту 2 по резьбе 13. Зажим шланга 7 осуществляется ниппелем 1, который при своем осевом движении конической частью 15 разжимает секторы 11 разрезной втулки 3, совершая радиальное перемещение, зажимающее стальную оплетку 10 в канавке 8 муфты 2. Кроме того ниппель 1 своим коническим хвостовиком 15 вжимает резиновый слой 16 шланга 7 в канавки 17 муфты 2 и тем самым уплотняет соединение. Гайка 4 на ниппеле 1 крепится посредствам штифта 5.Рис 8

Рис. 8. Конструкция соединения шланга РВД с фитингом используемая при высоких давлениях.

        На Рис 9 показана конструкция соединения шланга РВД с фитингом, в котором используется спиральный обжимной элемент. Это соединение содержит ниппель 1 с ребристым участком 2, резьбовым участком 4 и шестигранной поверхностью 6, в пазы которой входят диаметрально расположенные планки 7, а также шланг 3, шайбу 5, спиральный обжимной элемент 10, выполненный в виде пружины кручения с отогнутыми концами 11. При этом, в планках 7 выполнены поперечные фигурные гофры 8 и отогнутый конец 9, а в пружинах кручения 10 организованы отогнутые концы 11, один из которых, заведен в фигурный гофр 8, а другой за отогнутый конец 9 одной из планок 7.
Монтаж соединения осуществляется следующим образом. На ниппель 1 со стороны резьба 4 устанавливается шайба 5 до контакта с торцем шестигранной поверхности 6, в пазы которой заводятся планки 7, после чего ниппель 1 на резьбе 4 жестко закрепляют на вращающейся технологической оправке. Затем надевают шланг 3 на ребристый участок 2 ниппеля 1 до упора в торец шестигранника 6, после чего в фигурный гофр 8 одной из планок 7 заводят отогнутый в виде крючка конец 11 проволоки и вращением технологи- ческой оправки выполняют винтовую намотку пружины кручения 10 с требуемым натягом на определенной длине. Потом последний виток пружины 10 зажимают при помощи отогнутых концов 9 планки 7, после чего его отгибают в виде крючка 11 и отсоединяют ниппель 1 от технологической оправки.Рис 9Рис. 9. Конструкция соединения шланга РВД с фитингом, в котором используется спиральный обжимной элемент.

      На Рис 10 показана конструкция соединения шланга РВД с фитингом, в котором внутренний резиновый участок шланга вывернут вовнутрь на 180 град. Это соединение содержит шланг 1 с концевым участком 2, вывернутым вовнутрь на 180 град, и надетым на цилиндрический хвостовик 3 с кольцевыми выступами ниппеля 4, при этом упорный торец 5 бурта 6 имеет радиусную канавку, копирующую по форме поверхность вывернутого конца 2 шланга. Оплетка 7 шланга 1 надета на бурт 6 и там зажата муфтой 8 в канавке 9 ниппеля 4. Наружный диаметр хвостовика 3 выполняется больше внутреннего диаметра оплетки 7 за вычетом четырех толщин резинового слоя шланга 1, а наружный диаметр бурта 6 должен быть не более наружного диаметра шланга 1 над вывернутым участком 2. Зажим конца шланга 1 и в том числе его оплетки 7 осуществляется путем обжима муфты 8 на ниппеле 4, при этом оплетка 7 приобретает форму, показанную на Рис 10.Рис 10Рис 10 Конструкция соединения шланга РВД с фитингом, в котором внутренний резиновый участок шланга вывернут вовнутрь на 180 град.

     При соединении РВД с гидроцилиндром, особенно если в процессе работы его корпус совершает определенное движение, необходимо обеспечить такой тип распо-ложения концевого соединения (ниппель с накидной гайкой, штуцер или угольник), которое позволяет разгрузить его от действия собственных сил упругости и реактивных сил возникающих при резком повышении давления в РВД. На Рис. 11 показаны варианты правильного и неправильного расположения концевых соединений РВД в зависимости от мест расположения подвода и отвода. Рис 11

Рис. 11. Варианты расположения концевых соединений РВД относительно мест его подсоединения.

Оснастка и оборудование для опрессовки РВД

             Для подвода масла от гидроагрегата к подвижным гидроцилиндрам целесообразно использовать РВД серийно выпускаемые заводами производителями. Но в ряде случаев, например, когда для оптимизации гидроразводки требуются РВД нестандартной длины, или РВД с различными, а иногда и оригинальными фитингами на конце. В этом случае предприятию целесообразнее, используя несложную оснастку, изготавливать их своими силами. Рассмотрим конструкцию оснастки и оборудования для опрессовки концов РВД фитингами.
На Рис. 12 показана конструкция штампа для опрессовки концов РВД фитингами. Штамп для опрессовки РВД фитингом, состоит из муфты 1, рукава 2 и ниппеля 3 с накидной гайкой, выполнен в виде расположенного в корпусе 6 цангового зажима 4, разъемные лепестки 5 которого образуют замкнутое пространство. Он также содержит подпружиненный пружиной 13 цилиндрический упор 7, верхний конец 8 которого служит оправкой для внутренней поверхности ниппеля 3, гайку 9 для регулировки высоты выступающей части упора 7 и винты 10 с системой пружин 11, связывающих между собою лепестки цанги 5.Рис 12Рис. 12. Конструкция штампа для опрессовки
концов РВД фитингами.

         Работает штамп следующим образом. В исходном положении лепестки 5 разведены системой пружин 11 и образуют отверстие, диаметр которого больше наружного диаметра муфты 1 (величина расхождения лепестков 5 настраивается винтами 10). В таком положении деталей штампа рукав 2 с надетыми на него ниппелем 3 с накидной гайкой и муфтой 1 через отверстие образованное лепестками 5 цангового зажима 4 вводится во внутрь штампа, одевается ни оправку 8 и доводится до упора 7. Затем ползун гидравлического пресса через проставку 12 давит на цангу 4 и опускает ее вниз, при этом лепестки 5 цанги 4 за счет наличия винтов 10 и пружин 11 одновременно сходятся в радиальном направлении и обжимают муфту 1 своими выступами, таким образом, что она деформируется в радиальном направлении по форме ниппеля 3 и герметично запрессовывает конец рукава 2 между ниппелем 3 и муфтой 1. При выполнении опрессовки рукава вместе с цангой 4 вниз движется и верхний конец 8 упора 7, фиксирующий осевое положение ниппеля 3, обеспечивая, таким образом, его соосность с муфтой 1 в процессе опрессовки. После выполнения опрессовки рукава ползун пресса возвращается в верхнее исходное положение, при этом пружины 11 разводят в радиальном направлении лепестки 5 цанги 4, освобождая, таким образом, опрессованый конец рукава, который выводится из рабочей зоны штампа.Рис 13

Рис. 13. Конструкция механизированного приспособления
для опрессоки концов РВД фитингами.

        На Рис. 13 показана конструкция механизированного приспособления для опрессоки концов РВД фитингами. Оно содержит обжимочную головку 1 и насадку 2, закрепленную на штоке 3 силового гидроцилиндра (гидроцилиндр на Рис. 13. не показан). В состав обжимочной головки 1 входят зажимы 4 для фиксации рукава от продольного перемещения, которые связаны, со штоками гидроцилиндров 12, а также подпружиненные упоры 5, конусная втулка 13 и обжимные кулачки 14. Насадка 2 содержит гидроцилиндр 6 одностороннего действия, поршень 7 которого соединен со сменной оправкой 8, которая служит для установки ниппеля с центрированием его по отверстию, при этом для фиксации накидной гайки оправка 8 снабжена пружинами 9. Насадка 2 связана с обжимной головкой 1 посредствам тяг 10 подпружиненных пружинами 11.
Работает приспособление следующим образом. В исходном положении шток 3 силового гидроцилиндра втянут, поэтому закрепленная не нем насадка 2 находится в крайнем правом положении (см. Рис. 13.а). В этом положении приспособления рукав с муфтой введенные в обжимную головку 1 до упоров 5 и фиксируется зажимами 4, которые сходятся при выдвижении штоков гидроцилиндров 12, ниппель устанавливается на оправку 8, а установленная на нем накидная гайка фиксируется от осевого перемещения пружинами 9. После этого включается силовой гидроцилиндр и его шток 3 перемещается влево вместе с насадкой 2, которая при этом сжимает пружины 11, воздействующие с небольшим усилием на
конусную втулку 13 и перемещающие ее влево, обеспечивая, тем самым, сведение обжимных кулачков 14, которые при этом центрируют, а затем фиксируют положение рукава с муфтой. При дальнейшем движении штока 3 силового гидроцилиндра осуществляется введение ниппеля в отверстие рукава, при этом, в момент достижения ниппелем требуемого осевого положения в рукаве усилие, возникающее на оправке 8, создает в поршневой полости гидроилиндра 6 давление, заставляющее находящееся там масло сливаться через подпорный клапан, который открывается при такой величине давления. В результате этого перемещение ниппеля влево прекращается при продолжающемся движении штока 3 силового гидроцилиндра в том же направлении, которое приводит к дальнейшему перемещению конусной втулки 13 влево, а последняя, заставляя обжимные кулачки 14 двигаться в радиальном направлении, и деформируя обойму, осуществлять опрессовку зажатого конца РВД.

Рис 14Рис. 14. Оснастка и оборудование для опрессовки РВД.

     В настоящее время ряд зарубежных фирм выпускают оснастку и оборудование для опрессовки концов РВД различными фитингами (см. Рис. 14). На Рис. 14а показано гидравлическое обжимное приспособление с ручным приводом, а на Рис. 14б гидравлический обжимной пресс

Расчеты трубопроводов и рукавов высокого давления

       Расчет трубопроводов и рукавов высокого давления сводится к определению их внутреннего диаметра (условного прохода) исходя из расхода масла который трубопровод должен обеспечивать и который определяется по следующей формуле: Рис 16         Где:
d, внутренний диаметр трубопровода (мм),
Q, потребный расход жидкости пропускаемый трубопроводом (л/мин),
V, скорость потока масла, которая зависит от давления в трубопроводе (м/сек).
Величина скорости жидкости протекающей по трубопроводу в зависимости от давления приведена в таб. 2

Рис 15Потребный расрасход гидроцилиндра определяется последующей формуле:

Рис 17        Где:
D, диаметр гидрпоцилиндра,
h, величине хода штока гидроцилиндра,
t, время перпемещения штока гидроцилиндра.
Потребный расход гидромотора определяется по следующей формуле:

Рис 18            Где:
Q_пот Q_ном, потребный и номинальный расход жидкости для гидромотора,
nпот,nном, потребное и номинальное число оборотов гидромотора.
По рассчитанному внутреннему диаметру трубопровода или рукава высокого   давления выбирается ближайший по стандарту с соответствующим условным проходом.

ЛИТЕРАТУРА

1. Игнатьев Н. П. Основы проектирования. Азов 2011г,
2. Игнатьев Н. П. Проектирование сборочной оснастки и оборудования. Азов 2014г.

       В Статье использована информация из раздела «Система гидропривода» работы автора «Основы проектирования. Часть 2 «Проектированием механизмов и систем» изданной в 2011г и работы автора «Проектирование сборочной оснастки и оборудования» изданной в 2014г.

         Кроме того, в пособии содержится весь необходимый материал для проектирования гидравлического привода машин и оборудования, включая методику его проектирования, а также большое количество примеров оригинальных конструкций его элементов, позволяющих обеспечить требуемый режим работы гидравлической системы с учетом заданных требований и ограничений.

Для приобретения полной версии статьи добавьте её в корзину,

Стоимость полной версии статьи 50 рублей.