Как выбрать гидравлический зажим по диаметру трубы, типу основания, верхней пластине и расчетному усилию от давления в системе смазки.

Компания ELESA+GANTER предлагает несколько типов креплений для гидравлики с различной возможной комбинацией основания и запирающих устройств (верхних пластин).

Рассмотрим расчет и выбор таких креплений на конкретном примере.

Рис.1

К примеру, мы производим ремонт и модернизацию или монтаж гидравлической системы принудительной смазки удаленных подшипниковых узлов, (рис.1)

Наша система состоит из масляной емкости, насоса, предохранительного перепускного клапана и распределительной гребенки.

Необходимо установить гидравлический крепеж перед клапаном. Таким образом мы хотим закрепить трубу и создать предохранитель от гидравлических ударов и вибраций на резьбовое соединение клапана и подводящей трубки.

Исходные данные:

• напорное давление насоса 70 бар,
• диаметр стальной трубы наружный 20 мм,
• толщина стенки 2 мм.

Выбор основания крепления:

Крепление на приварную пластину (тип PL).

Приварная пластина хорошо передает нагрузку на раму и является надежной базовой точкой.

Хорошо подходит где:

• труба должна идти по заранее заданной трассе;
• есть вибрация;
• нужно компактное крепление;
• нет необходимости часто менять положение;
• крепление является частью силовой схемы.

Недостатки

• после сварки положение уже не изменить;
• нужна сварочная операция;
• повреждается покрытие рамы основания;
• после сварки нужна защита от коррозии;
• неудобно для доработок и модернизаций.

Приварная пластина — это вариант для финальной и жесткой компоновки

Крепление на направляющую рейку (тип NTG)

Это монтаж в профильную рейку, куда вставляются специальные фигурные гайки для зажимов.

Преимущества:

• подходит для крепления на тонкостенные и неметаллические основания, где сварка невозможна или усложнена
• регулируемость, можно сдвинуть вдоль рейки;
• возможность изменения компоновки, добавления креплений;
• изменить шаг креплений;
• собрать несколько линий аккуратно в один ряд;

Хорошо подходит для серийного производства и обслуживания.

Недостатки:

• Рейка обычно менее жесткая, чем приварная пластина, особенно если она сама закреплена на тонком основании.
• Есть дополнительные элементы: рейка; метизы, больше стыков;
• больше мест, где возможна потеря жесткости при неправильной сборке;
• плохо работает при высокой вибрации и на силовых участках

Выбор верхней запирающей пластины, или крепление через шайбу болтами без использования пластин.

Запирающая пластина (тип PU)

• Равномерно распределяет усилие от винтов. Без верхней пластины винт давит локально. С пластиной усилие передается более равномерно на всю верхнюю половину зажима.
• Повышает жесткость узла, крепление деформируется при вибрации, пульсациях и поперечных нагрузках.
• Улучшает удержание трубы если есть: вибрация; давление с пульсациями; вертикальная или наклонная трасса; риск осевого смещения.
• Защищает полимерный вкладыш от локальной перегрузки и верхнего удара сторонним предметом, металлическая пластина принимает часть нагрузки от головок винтов и уменьшает риск продавливания пластика.
• Когда нужна многоуровневая сборка. В некоторых системах можно ставить зажимы в несколько уровней. Тогда верхняя пластина или промежуточные пластины становятся элементом всей сборки.

Крепления без верхней пластины с винтами напрямую (тип WA)

Проще и компактнее.

Преимущества:

• дешевле;
• меньше деталей;
• быстрее монтаж;
• меньше высота конструкции;

Недостатки

• меньше жесткость;
• хуже распределение нагрузки;
• выше риск локальной деформации;
• хуже для вибрации и тяжелых труб;
• не лучший вариант для ответственных силовых участков.

После выбора типа основания и крепления верхнего вкладыше крепления гидравлической системы непосредственно определяем

Тип крепежа.

Наружный диаметр трубы - 20 мм, значит d для вкладышей тоже 20 мм, никакие близлежащие размеры не подходят, иначе можно повредить саму трубу подвода смазки.

Осевое усилие для зажима (рис 2):

Рис. 2

При использовании креплений для гидравлических систем важно понимать, что они работают не в статическом состоянии, а под воздействием вибраций, пульсации давления, температурных перепадов и монтажных напряжений.

Следует оговорить, что температурные расширения не могут быть компенсированы креплениями. Усилие от температурных расширений могут достигать десятков тонн. Поэтому, при больших температурных расширениях используют другие методы компенсации: участок с гибкими шлангами или петля, которая сжимается или наоборот, расширяется при больших изменениях температур.

Оценка осевой силы от давления, вызванного работой масляного насоса:

• F=P⋅A

где:

• F — сила, Н;
• P — давление, Па;
• A — площадь сечения, м².

Для инженерных расчетов удобно пользоваться формулой:

• F≈P(bar)​⋅A(cm2)​⋅10

В нашем случае, при толщине стенки трубы 2 мм, внутренний диаметр - 16 мм.

Площадь:

• A≈2.01 см²
• Давление 70 бар:
• F≈70⋅2.01⋅10=1407 Н

То есть около 1,4 кН.

Это не значит, что зажим должен держать 140 кг вдоль оси. Но при срабатывании клапана на закрытие, порядок реактивных усилий может быть весьма ощутимый и приведет к повреждению соединений на клапане.

В нашем примере подходит усиленная серия 1-2 группы с максимальным осевым усилием до 1,8 / 3 кН соответственно

Рис. 3

В данном случае это DCK-H-2-20-SRE-PU-PL-PP-C9 или DCK-H-2-20-SRE-PU-NTG-PP-C9 в зависимости от выбранного ранее способа крепления (рис 3).