Oletko koskaan kamppaillut hydraulijärjestelmän vikojen kanssa? Kahden viime vuosikymmenen kokemukseni aikana olen huomannut, että 60% hydrauliikkajärjestelmän vioista johtuu nesteen syöttöputkissa tehdyistä karsinnoista. Oikea hydrauliputki on enemmän kuin pelkkä komponentti.
Mikä on hydraulinen putki? Hydrauliputket ovat hydrauliöljyn kuljetukseen ja tarkkaan voimansiirtoon tarkoitettuja kuljetuslaitteita. Ne on yleensä valmistettu saumattomat tarkkuusteräsputket ja kestävät korkeapaineisia ympäristöjä. Ne yhdistävät pääasiassa pumppuja, venttiileitä, sylintereitä, toimilaitteita jne.
Parinkymmenen vuoden kokemus alalta on opettanut minulle putkistojen merkityksen hydrauliikkajärjestelmissä. Olivatpa hydraulisylinterit, venttiilit ja pumput kuinka kehittyneitä tahansa, niiden suorituskykyä rajoittavat hydrauliputket.
Kuten sydän- ja verisuonitautien asiantuntijat usein sanovat: "Elämäsi riippuu herkimmästä verisuonesta." Hydrauliset putket ovat samanlaisia kuin ihmiskehon verisuonet, ja sama pätee myös hydrauliikan alalla. Hydrauliikkajärjestelmän putkistot eivät ole tukevat roolit, vaan ne ratkaisevat järjestelmän onnistumisen tai epäonnistumisen.
Minkä tyyppistä putkea käytetään hydrauliikassa?
Jos olet koskaan nähnyt hydraulijärjestelmän toimintahäiriön johtuvan siitä, ettei oikeaa putkistoa ole valittu, olen nähnyt kokonaisten tuotantolinjojen pysähtyvän, koska joku on käyttänyt väärää putkimateriaalia.
Hydraulijärjestelmän putkistojen pääasiallisena käyttökohteena olisi oltava saumattomat rakenneputket. Niistä kylmävedetyt hiiliteräsputket ovat suosituimpia. Hitsattuihin putkiin verrattuna saumattomat rakenteet ovat vakaampia ja turvallisempia. Vaikka hitsatut putket ovat suhteellisen edullisia, hitsatut päät ovat alttiita halkeilemaan korkeassa paineessa, mikä aiheuttaa turvallisuusriskin.
Vuonna 2018 vierailin pienen koneenvalmistajan luona Vietnamissa. He käyttivät hydrauliikkaputkia, joiden materiaalit eivät sopineet yhteen. Puolen kuukauden käytön jälkeen liitokset puhkesivat, mikä aiheutti vaarallisia vuotoja ja kalliita seisokkeja. Oikean putken valinta ei ole vain tekninen kysymys, vaan myös turvallisuus- ja kustannuskysymys.
Mitkä ovat 2 erilaista putkityyppiä, joita voidaan käyttää hydraulisiin putkistoihin?
Todellisissa sovelluksissa on valmistajia, jotka säästävät rahaa putkissa ja aiheuttavat laitevikoja. Esimerkiksi korkeapaineisessa sovellusympäristössä valitaan heikkotasoiset putket, mikä aiheuttaa koko hydrauliikkajärjestelmän vikaantumisen.
Hydrauliputkia on kahta päälaatua:
Tarkkuus kylmävetoinen saumaton teräsputki (kuten ASTM A179/A179M tai EN 10305) ja korkeapaineiset hydrauliputket (kuten ASTM A519 tai EN 10297).
Ensin mainittu tarjoaa tarkan mittasuhteiden johdonmukaisuuden vakiosovelluksiin, kun taas jälkimmäinen tarjoaa erinomaisen korkeapainelujuuden yli 5 000 PSI:n järjestelmiin.
Ymmärrän esimerkiksi:
Maatalouskoneissa, joiden paine on useimmiten alle 4000 PSI, käytetään tarkkuuslaitteita. kylmävedetyt saumattomat putket riittää. Tarkat toleranssit takaavat oikean asennuksen. Sileä sisäpinta voi vähentää vastusta.
Raskaissa rakennuskoneissa on kuitenkin suositeltavaa käyttää hydrauliputkia, jotka kestävät paremmin korkeaa painetta. Nämä putket vaativat enemmän käsittelyvaiheita ja tiukkaa testausta. Varmistetaan suuremmat tarkkuusmitat ja suurempi mekaaninen lujuus. Ne ovat kalliimpia, mutta niiden käyttö on turvallista, niiden vikaantumisprosentti on alhainen ja ne voivat säästää rahaa pitkällä aikavälillä.
Eri laatuluokkien putkien tuotantoprosessissa on merkittäviä eroja. Tavalliset tarkkuusputket muodostetaan yleensä kylmävetotekniikalla, jossa metallia venytetään muottien avulla tavoitekoon saavuttamiseksi; korkeapaineluokan putket vaativat monimutkaisempia käsittelymenetelmiä, mukaan lukien jännityksenpoisto ja erilaiset lämpökäsittelyprosessit, jotta materiaalin mikrorakenne voidaan optimoida.
Monet ostajat unohtavat myös positiivisen materiaalisertifioinnin avaintekijän. Muistutan yleensä asiakkaita siitä, että he voivat pyytää tehtaalta tehdastodistusta, ja tarkkuushydrauliikkaputkilla on oltava IATF 16949 -sertifikaatti. Markkinoilla on todellakin paljon huonompia tuotteita, ja olen nähnyt, että markkinoille on tullut liikaa väärennettyjä putkia, joiden tekniset tiedot on väärennetty. Olin esimerkiksi kerran yhteydessä erääseen suureen laitevalmistajaan, joka joutui vetämään takaisin 50 laitteen erän, koska toimittajan toimittamissa putkissa oli ongelmia varsinaisen käytön aikana.
Lisäksi ympäristö on myös tekijä, joka on otettava huomioon materiaaleja valittaessa. Välittömät painevaatimukset eivät ole korkeat, mutta jos laitteen on oltava pitkään korroosiota aiheuttavassa ympäristössä, korroosionkestävyyttä on parannettava.
Mitä eroa on hydrauliletkun ja putken välillä?
Letku vs. putki -keskustelu nousee esiin lähes jokaisessa projektissa, jossa konsultoin. Viime kuussa eräs asiakas vaati käyttämään kaikkia putkia liikkuvassa kaivinkoneessa ja ihmetteli sitten, miksi järjestelmä hajosi jatkuvasti.
Hydrauliputket ovat jäykkiä metalliputkia, jotka tarjoavat maksimaalisen painekapasiteetin ja kestävyyden kiinteissä sovelluksissa, kun taas hydrauliletkut ovat elastomeereistä ja vahvikkeista valmistettuja joustavia putkia, jotka mahdollistavat liikkumisen komponenttien välillä. Putket tarjoavat paremmat paineluokitukset ja paremman pitkäikäisyyden, kun taas letkut mahdollistavat koneen niveltymisen ja tärinäneristyksen.
Varsinaisen hydraulijärjestelmän suunnittelussa kovien ja pehmeiden putkien valinnassa on otettava huomioon useita tekijöitä. Olen osallistunut hydrauliikkajärjestelmien suunnitteluun yksinkertaisista maatalouskoneista suurikuormitteisiin teknisiin laitteisiin ja kehittänyt käytännöllisen päätöksentekomenetelmän.
Kun järjestelmän painekapasiteetille, virtauksen vakaudelle tai käyttöiälle asetetaan korkeat vaatimukset, kovat putket ovat yleensä parempi valinta. Sen jäykkä rakenne voi säilyttää järjestelmän tiiviyden korkeassa paineessa, korkeassa lämpötilassa tai tärinäolosuhteissa, mikä vähentää vuotoriskiä. Se voidaan ymmärtää seuraavasti: Hydrauliset kovat putket ovat kuin järjestelmän runko, joka tarjoaa vakaat ja tehokkaat kanavat nesteen kuljetukseen.
Letku on hydraulijärjestelmän "liikkuva liitos". Letkua voidaan käyttää liitoksena, joka mahdollistaa mekaanisten laitteiden eri osien toiminnan. Esimerkiksi traktorin ja sen lisävarusteiden välillä tai kaivinkoneen ohjaamon ja puomin välillä. Tämä yhdistelmä letkun kanssa voi tehdä parempaa yhteistyötä mekaanisten laitteiden kanssa.
Lisätietoja hydrauliletkuista on osoitteessa "Hydrauliletkut selitetty"
Hydraulijärjestelmän suunnittelussa putken ja letkun rakenteessa on merkittävä ero. Vakiohydrauliputki on integroitu saumattomaan teräsrakenteeseen. Koko putken seinämän paksuus on yhtenäinen ja johdonmukainen. Hydrauliletkut ovat kerroksellisia komposiittirakenteita, jotka koostuvat tyypillisesti kolmesta kerroksesta: sisempi synteettisestä kumiputkesta, keskimmäinen vahvistuskerros (lankapunos- tai spiraalikerros) ja ulompi suojakerros.
Tarkkuusputket kestävät suurempia paineita, joista jotkut kestävät yli 700 baarin käyttöpaineita. Samaan aikaan sen sileä sisäseinämä vähentää merkittävästi nesteen vastusta, mikä minimoi energiahäviöt ja lämmöntuotantoongelmat. Metallimateriaalien tuoma erinomainen lämmönjohtavuus auttaa haihduttamaan lämpöä ja jäähdyttämään hydrauliöljyä.
Letkuilla on tietenkin myös omat etunsa. Hyvän joustavuuden ansiosta letku pystyy tehokkaasti vaimentamaan mekaanisia tärinöitä ja paineenvaihteluita, mikä suojaa keskeisiä komponentteja, kuten pumpun runkoa. Monimutkaisissa laitteissa letkuasennuksen joustavuusetu on ilmeinen, ja monissa tapauksissa se tukee nopeaa vaihtoa paikan päällä ilman erikoistyökaluja.
Vuosikymmenten kenttäkokemuksen perusteella olen oppinut, että parhaat järjestelmät käyttävät molempia komponentteja strategisesti. Eräs teollisuusasiakas vähensi laitteidensa takuukorvausvaatimuksia 30%:llä sen jälkeen, kun suunnittelimme heidän järjestelmänsä uudelleen siten, että pääpainelinjoissa käytettiin jäykkiä putkistoja ja korkealaatuisia letkuja vain silloin, kun joustavuus oli ehdottoman välttämätöntä.
Mikä on hydrauliikan standardiputkien viimeistely?
Tehtaan kenttäkäynnillä havaittiin, että hydrauliputket olivat usein ruostuneet. Ongelman syynä ei ole materiaali vaan pintakäsittelyprosessin puutteet, mikä johtaa putken riittämättömään saastumisenestokykyyn.
Sisäpinnan on varmistettava sileys ja pinnankarheus (＜1.6um) . Varmistetaan, että nesteen vastus on pienempi. Hydrauliputkien ulkopintakäsittely on yleensä galvanoitu, fosfatointi, ruiskumaalaus ja happosyövytys korroosion estämiseksi.
Insinöörit unohtavat usein hydraulijärjestelmän putkien pintakäsittelyprosessin todellisen arvon. Jopa mikronin pintakäsittelyn erot voivat vaikuttaa koko hydraulijärjestelmän luotettavuuteen ja suorituskykyyn.
Kun sisäseinän käsittely ei vastaa vaatimuksia, käynnistyy sarja ketjureaktioita:
- Virtausdynamiikan suorituskyky heikkenee ja turbulenssia esiintyy.
- Järjestelmän energiansiirron tehokkuus heikkenee merkittävästi
- Kitkalämmön kertyminen aiheuttaa epänormaalin öljyn lämpötilan nousun.
- Mikroskooppisen pienistä pintavirheistä tulee epäpuhtauksien kerääntymiskohtia.
- Paikallisen korroosion riski kasvaa huomattavasti.
Hydrauliputkien ihanteellisen sisäisen viimeistelyn saavuttaminen edellyttää useita herkkiä käsittelyvaiheita. Vedon tai valssauksen jälkeen korkealaatuiset hydrauliikkaputket käyvät läpi tiukan puhdistusprosessin. Erikoisputket on myös käsiteltävä peittaamalla tai mekaanisesti kiillottamalla, jotta sisäseinämä pääsee parhaaseen kuntoon.
Putkien ulkopinnan käsittelymenetelmä on määritettävä todellisten tarpeiden mukaan. Jos putki on sisätiloissa vakiolämpötilassa, tarvitaan vain yksinkertaista puhdistusta ja ruosteenestoöljykäsittelyä. Näin varmistetaan varastointiturvallisuus ja helpotetaan myöhempää asennusta.
Vaikeammissa työolosuhteissa, kuten galvanoinnissa, se on kuitenkin hyvä valinta. Se kestää paremmin yleisiä syövyttäviä ympäristöjä. Jos työolosuhteet ovat erityisen ankarat, on harkittava epoksihartsipinnoitusta.
Tarkkuuskoneistusprosessin aikana putken pään käsittely on erityisen tärkeää. Kaikkien viiltojen on oltava tasaisia ja suorakulmaisia, ja reunat on puristettava perusteellisesti. Näin voidaan varmistaa liitososien tiiviys ja estää epäpuhtauksien pääsy putkeen kokoonpanon aikana. Korostan usein tiimille, että hydraulijärjestelmien luotettavuus näkyy usein näiden yksityiskohtien hallinnassa.
Johtopäätös
Hydrauliputket ovat sankareita kulissien takana. Valinnassa on otettava huomioon painetaso, todelliset työolosuhteet ja ympäristöolosuhteet. Riippumatta siitä, valitsetko saumattomat teräsputket vai joustavat letkut, oikea materiaali ja hyvä laatu ovat tärkeitä tekijöitä järjestelmän vakauden kannalta.
