Особенности производства рукавов высокого давления
Производство РВД, как и арматуры, подчинено международным стандартам, например SAEJ1273 и DIN20066.2002-10. Данные стандарты дают общие рекомендации о конструкции фитингов, утверждают присоединительные размеры фитингов и определяют возможные варианты сопряжений.
Одним из основных факторов исправной и надежной работы машин, узлов и агрегатов является правильный подбор комбинации рукава и фитинга. Так, в зависимости от расположения узла, температуры, передаваемой нагрузки, внешнего воздействия и т.д. выбирается оптимальное сочетание, способное обеспечить максимально долгий срок службы рукава.
Изготовление РВД является сложным, ответственным процессом, к выполнению которого допускается только квалифицированный персонал. Одним из важнейших аспектов производства рукава является контроль степени обжатия. Недостаточное обжатие может привести в процессе эксплуатации к вырыванию фитинга из рукава под давлением, с нанесением материального (потеря рабочей жидкости, разрушение самого рукава) и физического ущерба. Чрезмерное передавливание ведет к локальному сужению проходного сечения, что в свою очередь вызывает дросселирование потока жидкости. Это приводит к чрезмерному нагреву рабочей жидкости, преждевременному износу РВД, замедлению работы рабочих органов и может негативно сказаться на работе узлов в данной цепи.
Контроль данной величины проводят двумя наиболее применяемыми методами. В первом случае — это контроль внутреннего диаметра фитинга до и после обжатия, во втором — контроль диаметра (ов) муфты после обжатия. При вводе в серийное производство нового рукава (новой партии) или нового фитинга наиболее оптимальным является контроль внутреннего диаметра фитинга. Многие производители арматуры предлагают так называемые «калибры», которые имеют проходной и непроходной диаметр. Так, если после обжатия внутренний диаметр не изменился — это говорит о том, что муфта недостаточно плотно прижата к рукаву и фитингу, «просадка» внутреннего диаметра в обозначенном интервале свидетельствует о том, что слой рукава прожат достаточно и надежно прилегает к поверхности фитинга. Величина изменения внутреннего диаметра регламентируется каждым производителем. Приводимые в различных таблицах значения носят номинальный характер и служат ориентиром в определении точных параметров. При определении точных размеров нужно учитывать свойства трех компонентов — это муфта, фитинг и рукав. После достижения оптимального результата (при условии, что производитель комплектующих меняться не будет) измеряется наружный диаметр муфты, и полученный результат будет значением для периодического контроля степени обжатия рукавов этого размерного ряда в данной партии.
Рис. 1. Стальная разводка сварной конструкции заменена на гибкую связку
Многие машины, такие как карьерные экскаваторы HITACHI EX 1200, HITACHI EX 1900-6, HITACHI EX 2500, HITACHI EX 3600, KOMATSU PC 1250, KOMATSU PC 2000,KOMATSU PC 3000, KOMATSU PC 4000, KOMATSU PC 5500 и другие подобного уровня функционируют в условиях повышенных нагрузок. В связи с высокими эксплуатационными нагрузками гидравлические системы данных машин создают сверхвысокое давление в рабочем контуре. Соответственно к рукавам таких машин предъявляются особые требования — это повышенная износостойкость и, главное, очень высокий порог рабочего давления. Для изготовления рукава, рассчитанного на повышенное давление, применяют шестинавивочную конструкцию рукава типа R13, R15 в сочетании с замковой системой типа «INTERLOC». Данная система основана на создании несущего замка фитингмуфта и позволяет выдерживать давления, не сопоставимые с возможностями обычных конструкций. Ключевым значением при изготовлении данного типа рукавов является математический расчет степени (усилия) обжатия. Навыки подобных расчетов имеют лишь единицы из всей массы компаний, занимающихся изготовлением РВД. Кустарный подход к изготовлению подобного рукава может привести к значительному материальному ущербу (к примеру, при разрыве рукава внутренним диаметром 50,8 мм 200-литровая (бочка) масла может оказаться на земле за считанные секунды), проблемам с природоохранными структурами и наконец к физическому ущербу здоровью человека, вплоть до летального исхода. Каждая новая партия или поставщик рукава проходит испытания в соответствие с заявляемыми характеристиками, поступающие фитинги проходят периодический химико-механический контроль. Для вновь поступивших комплектующих составляется расчет степени обжатия, так как в зависимости от производителя того или иного компонента размерные характеристики комплектующих могут иметь расхождения. Не каждый обжимщик владеет такой квалификацией, и обжимка резины в полях из муфт и фитингов от разных поставщиков, разных брендов или, и того хуже, выточенных где-то в подворотне из сталей, не предназначенных для обжима, которые будут слишком мягкими и не будут держать давление или, наоборот, будут трескаться во время процесса обжима, с разной конструкцией замков, которые зачастую не совпадают, как правило, приводят печальным последствиям.
Рис. 2. Монтаж связки на станке для прокатки рессор
Бренды премиум-класса такие, как Continental, Dunlop, в основном имеют постоянные размеры (внутренний диаметр, толщина стенки внутренней камеры, наружный диаметр), более стабильны при проведении статических и динамических испытаний, стандартным значением для динамических испытаний рукавов такого класса является 1 000 000 циклов. Рукава среднего сегмента в зависимости от производителя имеют бо'льшую вероятность расхождений в размерах и меньший циклический порог при испытаниях. Поэтому, для каждого производителя разрабатывается таблица обжима с контролем по диаметру муфты, замеряются рукава при каждой новой партии, при необходимости посредством расчета и контрольных замеров производится корректировка степени обжатия. После сборки опытный образец проходит практические испытания и только после этого поступает в серийное производство.
Для работы в условиях низкого и среднего давления используют обычные фитинги и фитинги типа «Multifit». По сравнению с обычным фитингом «Multifit» имеет более длинный хвостовик, что обеспечивает бо'льшую площадь прилегания при обжатии. Рукава с таким типом фитинга способны выдерживать более высокие давления, чем рукава с обычными фитингами, это незначительно сказывается на их стоимости.
Рис. 3. Разводка аутригера эвакуатора с распределителем
Применяемые рукава условно можно разделить на три группы:
- 1SN, 2SN — рукава низкого давления DIN EN 853/SAE 100;
- 4SP, 4SH — рукава среднего и высокого давления DIN EN 856/SAE 100;
- R13,R15 — рукава сверхвысокого давления DIN EN 856/SAE 100.
Производители РВД, кроме изготовления РВД, могут предложить нестандартные инженерные решения — замены твердых трубопроводов системой гибких рукавов (на производственных станках из за рабочей вибрации материал трубок зачастую трескается и дает течь — система из гибких рукавов способна поглощать эти вибрации, что значительно увеличивает срок службы магистрали ), различные комбинации рукав — переходник зачастую позволяет полноценно заменять дорогую сложную арматуру без потери функциональности узла или соединения.
Профессиональные навыки и производственное оборудование стандартного цеха по производству РВД позволяет производить ремонт комбинированных рукавов различного назначения примером таких изделий могут быть рукава ГУРа, отопительных систем, топливных систем, тормозных систем, систем кондиционирования и т.д.
Подбор рукава для РВД проходит с учетом климатических условий, обусловленных географическим расположением места эксплуатации машины. Так, при эксплуатации техники в районах Севера и Крайнего Севера основным негативным фактором является преобладание очень низких температур. На морозе резиновая смесь, из которой изготовлен рукав, теряет свою эластичность и при плохом разогреве или неправильно подобранной резине при изгибе рукав трескается и теряет первоначальные прочностные характеристики, что впоследствии в процессе эксплуатации может привести к разрыву РВД со всеми вытекающими последствиями. Поэтому для изготовления таких рукавов используется морозостойкая резина, т.е. она способна сохранять свои полезные качества при очень низких температурах.
Эксплуатация РВД может проходить и на фоне высоких температур. Источником повышенной температуры может являться как рабочая жидкость, так и рядом находящиеся узлы и агрегаты. Так, все рукава на машине можно условно разделить на две группы по этому признаку:
1. Рукава внешнего контура.
2. Рукава внутреннего контура.
Для рукавов внешнего контура основным фактором является температура окружающей среды (за некоторым исключением). Для рукавов внутреннего контура определяющим является близость узлов, подверженных нагреванию. Так, при повышенных постоянных температурах рукав из «обычной» резины проходит процесс «старения» раньше, чем в обычных условиях, что приводит к преждевременному выходу РВД из строя и соответственно к нежелательным последствиям. Это может быть пространство рядом с двигателем, система охлаждения горячих жидкостей, насосы, нагревающиеся в процессе работы и т.д. Для увеличения срока службы РВД в данном случае используется рукав с более высоким температурным (135–150 °С) пределом, в состав резины которого внедрены компоненты, замедляющие процесс «старения», либо термоизоляционный чехол типа shiltek.
Для металлургических предприятий существуют интересные наработки по наружному оплетению стандарной резины до 5 слоев различных оплеток из асбеста, стекловолокна, пластифицирующих нитей и металла, так называемые ТРВД (терморукава). Температура кратковременного воздействия на рукав повышается от 600 до 1200 °С в зависимости от требований заказчика. Не многие предприятия в России знакомы с такими изделиями, особенно они востребованы при вывозе шлама из печей погрузчиками или на подведении смазки к подшипникам прокатных станов.
В заключение можем сказать, что процесс подбора материалов, изготовления готового изделия и ремонта проходит под постоянным контролем качества, анализа условий эксплуатации и индивидуальных пожеланий заказчика. Стоимость готового изделия в зависимости от качества материалов может изменяться примерно в два раза, и это не беря в расчет откровенно плохую резину, которая может увеличить разницу еще больше. При этом нужно понимать, что, покупая резину среднего ценового диапазона с гарантированным количеством циклов 400 000 и резину с 1 000 000 циклов и разницей в цене в 2 раза, вы получаете дополнительную премию в ходимости рукава в 25 %. К сожалению, основная часть снабженцев и механиков, участвующих в процессе закупа, ориентируются только на цену. Данное сравнение немного утрировано, но очень показательно. Премиальные бренды дороже не в 2 раза относительно рукавов среднего сегмента, но качество несоизмеримо выше. Если учесть двухкратное время простоя техники на смену РВД, а, возможно, и аварийной остановки на длительный период, двойную стоимость работы снабженца и механика, двойную стоимость транспортных услуг, увеличенную стоимость страхового запаса, а по факту замороженные деньги на складе — получится очень неприглядная картина. Данный абзац адресован, скорее, к собственникам и управляющим предприятий, которые выстраивают политику в системе закупа. Призываем вас взглянуть на него и с этой точки зрения. По нашему мнению, выбор качественной премиальной резины как основной составляющей в себестоимости и качестве рукава, позволит сэкономить вам в будущем значительные средства.
Опубликовано в журнале «Золото и технологии», № 2 (32)/июнь 2016 г.
