Potýkali jste se někdy s poruchami hydraulického systému? Za posledních dvacet let praxe jsem si všiml, že 60% poruch hydraulických systémů je způsobeno zkracováním trubek pro přívod kapaliny. Správné hydraulické potrubí je více než jen součástka.
Co je to hydraulické potrubí? Hydraulické trubky jsou nosiče pro dopravu hydraulického oleje a přesný přenos výkonu. Obvykle se vyrábějí z bezešvé přesné ocelové trubky a odolávají vysokotlakému prostředí. Připojují především čerpadla, ventily, válce, pohony atd.
Dvacet let praxe v oboru mě naučilo, jak důležitá jsou potrubí v hydraulických systémech. Bez ohledu na to, jak jsou hydraulické válce, ventily a čerpadla vyspělé, jejich výkon je omezen hydraulickým potrubím.
Jak často říkají kardiovaskulární odborníci: "Váš život závisí na nejkřehčí cévě." Hydraulické potrubí jsou podobné cévám v lidském těle a totéž platí i pro oblast hydrauliky. Potrubí v hydraulickém systému nemají podpůrnou roli, ale rozhodují o úspěchu či neúspěchu systému.
Jaký typ potrubí se používá pro hydrauliku?
Pokud jste někdy viděli selhání hydraulického systému kvůli nevhodnému výběru potrubí, viděl jsem, jak se zastavily celé výrobní linky, protože někdo použil špatný materiál potrubí.
Hlavním použitím potrubí hydraulického systému by měly být bezešvé konstrukční trubky. Mezi nimi jsou nejoblíbenější trubky z uhlíkové oceli tažené za studena. Ve srovnání se svařovanými trubkami jsou bezešvé konstrukce stabilnější a bezpečnější. Svařované trubky jsou sice relativně levné, ale svařované konce jsou náchylné k praskání pod vysokým tlakem, což představuje bezpečnostní riziko.
V roce 2018 jsem navštívil malého výrobce strojů ve Vietnamu. Používali hydraulické trubky z nesourodých materiálů. Po půl měsíci používání šroubení prasklo, což způsobilo nebezpečné úniky a drahé prostoje. Výběr správného potrubí není jen technickou záležitostí, ale také otázkou bezpečnosti a nákladů.
Jaké jsou 2 typy tříd trubek, které lze použít pro hydraulické potrubí?
Ve skutečných aplikacích existují výrobci, kteří šetří peníze na potrubí a způsobují poruchy zařízení. Například v prostředí vysokotlakých aplikací je zvoleno potrubí s nízkým standardem, což způsobí selhání celého hydraulického systému.
Existují dvě hlavní třídy hydraulických trubek:
Přesné bezešvé ocelové trubky tažené za studena (např. ASTM A179/A179M nebo EN 10305) a vysokotlaké hydraulické trubky (např. ASTM A519 nebo EN 10297).
První z nich zajišťuje přesnou rozměrovou stálost pro standardní aplikace, zatímco druhý poskytuje vynikající vysokotlakou pevnost pro systémy nad 5 000 PSI.
Chápu například:
U zemědělských strojů, z nichž většina má tlak nižší než 4000 PSI, je použití přesného bezešvé trubky tažené za studena je dostačující. Vysoká přesnost tolerancí zajišťuje správnou instalaci. Hladký vnitřní povrch může snížit odpor.
Pro těžká stavební zařízení se však doporučuje používat hydraulické trubky, které jsou odolnější vůči vysokému tlaku. Tato potrubí vyžadují více kroků zpracování a přísné testování. Zajišťují vyšší přesnost rozměrů a vyšší mechanickou pevnost. Jsou dražší, ale jejich použití je bezpečné, mají nízkou poruchovost a z dlouhodobého hlediska mohou ušetřit peníze.
Ve výrobním procesu trubek různých tříd existují značné rozdíly. Standardní přesné trubky se obvykle formují pomocí technologie tažení za studena a spoléhají se na formy, které kov roztáhnou tak, aby bylo dosaženo cílové velikosti; trubky vysokotlaké třídy vyžadují složitější postupy zpracování, včetně uvolňování napětí a různých procesů tepelného zpracování, aby se optimalizovala mikrostruktura materiálu.
Mnoho kupujících také přehlíží klíč k pozitivní certifikaci materiálu. Obvykle zákazníkům připomínám, že mohou požádat továrnu o předložení certifikátu továrny a že přesné hydraulické trubky musí mít certifikát IATF 16949. Na trhu je skutečně mnoho nekvalitních výrobků a viděl jsem, že se na trh dostává příliš mnoho padělaných trubek s padělanými specifikacemi. Jednou jsem například přišel do styku s velkým výrobcem zařízení, který musel stáhnout šarži 50 zařízení kvůli problémům s trubkami dodanými dodavatelem během skutečného provozu.
Kromě toho je při výběru materiálů třeba vzít v úvahu také životní prostředí. Požadavky na okamžitý tlak nejsou vysoké, ale pokud má být zařízení dlouhodobě v korozivním prostředí, je třeba zlepšit odolnost proti korozi.
Jaký je rozdíl mezi hydraulickou hadicí a trubkou?
Debata o hadicích a trubkách se objevuje téměř u každého projektu, který konzultuji. Minulý měsíc klient trval na použití všech trubek pro mobilní bagr a pak se divil, proč se systém neustále porouchává.
Hydraulické trubky jsou tuhé kovové trubky, které zajišťují maximální tlakovou kapacitu a odolnost pro pevné aplikace, zatímco hydraulické hadice jsou pružná vedení z elastomerů a výztuh, která umožňují pohyb mezi součástmi. Trubky nabízejí lepší tlakové poměry a dlouhou životnost, zatímco hadice umožňují kloubový pohyb stroje a izolaci vibrací.
Při skutečném návrhu hydraulického systému je třeba při výběru tvrdých a měkkých trubek zohlednit více faktorů. Podílel jsem se na návrhu hydraulických systémů od jednoduchých zemědělských strojů až po strojírenská zařízení s vysokou zátěží a vyvinul jsem praktickou metodu rozhodování.
Pokud má systém vysoké požadavky na tlakovou kapacitu, stabilitu průtoku nebo životnost, jsou obvykle lepší volbou tvrdé trubky. Jejich tuhá struktura dokáže udržet těsnost systému při vysokém tlaku, vysoké teplotě nebo vibracích, čímž se snižuje riziko netěsnosti. To lze chápat následovně: Hydraulické tvrdé trubky jsou jako hlavní kmen systému, který poskytuje stabilní a účinné kanály pro přepravu kapaliny.
Hadice plní v hydraulickém systému roli "pohyblivého spoje". Hadice může být použita jako kloub umožňující provoz různých částí mechanického zařízení. Například mezi traktorem a jeho příslušenstvím nebo mezi kabinou a výložníkem bagru. Tato kombinace s hadicí může lépe spolupracovat s mechanickým zařízením.
Další informace o hydraulických hadicích naleznete na stránce "Vysvětlení hydraulických hadic"
V konstrukci hydraulického systému je mezi trubkou a hadicí významný rozdíl ve struktuře. Standardní hydraulické potrubí má integrovanou bezešvou ocelovou konstrukci. Tloušťka stěny celé trubky je jednotná a konzistentní. Hydraulické hadice jsou vrstvené kompozitní struktury, které se obvykle skládají ze tří vrstev: vnitřní trubice ze syntetické pryže, střední výztužné vrstvy (drátěný oplet nebo spirálová vrstva) a vnější ochranné vrstvy.
přesné trubky odolávají vyšším tlakům, některé z nich vydrží pracovní tlak vyšší než 700 barů. Jejich hladká vnitřní stěna zároveň výrazně snižuje odpor kapaliny, čímž minimalizuje energetické ztráty a problémy s tvorbou tepla. Vynikající tepelná vodivost, kterou přinášejí kovové materiály, pomáhá odvádět teplo a chladit hydraulický olej.
Hadice mají samozřejmě také své výhody. Dobrá pružnost jim umožňuje účinně tlumit mechanické vibrace a kolísání tlaku a chránit tak klíčové součásti, jako je těleso čerpadla. U složitých zařízení je výhoda flexibility při instalaci hadic zřejmá a v mnoha případech podporuje rychlou výměnu na místě bez nutnosti použití speciálního nářadí.
Z desítek let zkušeností v terénu jsem se naučil, že nejlepší systémy využívají obě složky strategicky. Jeden výrobní zákazník snížil nároky na záruku na své zařízení o 30% poté, co jsme jeho systém přepracovali tak, aby používal tuhé potrubí pro hlavní tlaková vedení a vysoce kvalitní hadice pouze tam, kde je flexibilita nezbytně nutná.
Jaká je standardní povrchová úprava potrubí pro hydrauliku?
Při návštěvě závodu v terénu se ukázalo, že hydraulické trubky jsou často zrezivělé. Příčinou problému není materiál, ale vady procesu povrchové úpravy, což vede k nedostatečné schopnosti potrubí bránit znečištění.
Vnitřní povrch by měl zajistit hladkost a drsnost povrchu (＜1,6um). Zajistěte snížený odpor kapaliny. Vnější povrchová úprava hydraulických trubek je obvykle pozinkované, fosfátování, stříkání a leptání kyselinou, aby se zabránilo korozi.
Inženýři často přehlížejí skutečnou hodnotu procesu povrchové úpravy trubek hydraulických systémů. I rozdíly v povrchové úpravě na úrovni mikronů mohou ovlivnit spolehlivost a výkonnost celého hydraulického systému.
Pokud ošetření vnitřní stěny neodpovídá standardům, spustí se řada řetězových reakcí:
- Zhoršuje se výkonnost dynamiky tekutin a dochází k turbulencím.
- Účinnost přenosu energie v systému se výrazně snižuje
- Akumulace třecího tepla způsobuje abnormální zvýšení teploty oleje.
- Mikroskopické povrchové vady se stávají místy akumulace kontaminantů.
- Riziko lokální koroze je výrazně zvýšeno.
Dosažení ideální vnitřní povrchové úpravy hydraulických trubek vyžaduje řadu jemných kroků zpracování. Po tažení nebo válcování procházejí vysoce kvalitní hydraulické trubky přísným procesem čištění. Speciální trubky je také třeba ošetřit mořením nebo mechanickým leštěním, aby vnitřní stěna dosáhla co nejlepšího stavu.
Způsob ošetření vnějšího povrchu trubek by měl být stanoven podle aktuálních potřeb. Pokud se nachází ve vnitřním prostředí s konstantní teplotou, je nutné pouze jednoduché čištění a ošetření olejem proti korozi. Tím je zajištěna bezpečnost skladování a usnadněna následná instalace.
V náročnějších pracovních podmínkách, například při zinkování, je však dobrou volbou. Lépe si poradí s obecným korozivním prostředím. Pokud jsou pracovní podmínky obzvláště drsné, je třeba zvážit nátěr epoxidovou pryskyřicí.
Při přesném obrábění je obzvláště důležité ošetření konce trubky. Všechny řezy musí být rovné a pravoúhlé a hrany musí být důkladně odjehleny. Tím lze zajistit utěsnění spojovacích dílů a zabránit vniknutí nečistot do trubky během montáže. Často týmu zdůrazňuji, že spolehlivost hydraulických systémů se často odráží v kontrole těchto detailů.
Závěr
Hydraulické trubky jsou hrdiny v pozadí. Při výběru je třeba vzít v úvahu úroveň tlaku, skutečné pracovní podmínky a podmínky prostředí. Ať už zvolíte bezešvé ocelové trubky nebo flexibilní hadice, správný materiál a dobrá kvalita jsou důležitými faktory, které určují stabilitu systému.
