Verhindern Sie die Ausdehnung von Hydraulikschläuchen:Expertenratgeber

Von Josh Cosford, Mitherausgeber

Ich wette, Sie wussten nicht einmal, dass es eine Schlaucherweiterung gibt, oder? Natürlich wissen wir, dass Hydraulikschläuche hauptsächlich aus synthetischem Gummi bestehen, der biegsam und weich ist. Tatsächlich besteht der Sinn und Zweck der Verwendung von Gummi darin, den Rohrführungsoptionen mehr Flexibilität zu verleihen, im wahrsten Sinne des Wortes und im übertragenen Sinne. Der Gummiinnenschlauch und die Deckschicht sind das nicht ganz so leckere Brot zum Verstärkungsmaterial unseres Schlauchsandwichs. Die Kombination ist sowohl stark als auch flexibel, aber nicht immun gegen Expansion.

Eine Schlauchausdehnung tritt auf, wenn sich der Innendurchmesser des Schlauchs trotz der Verstärkungsschicht(en) aus Stahl, synthetischen Fasern oder Textilien unter Druck vergrößert. Obwohl sich die Verstärkung etwas dehnt, erfolgt die Ausdehnung des Schlauchs sowohl linear als auch radial:Wenn der Schlauch etwas länger wird, während er unter Druck zusammengedrückt wird, vergrößert sich effektiv der Innendurchmesser, da er zwischen dem Öl und der Verstärkung eingeklemmt wird.

Die Art der inneren Verstärkungsschicht hat den größten Einfluss auf die Eindämmung der Schlauchausdehnung.

Eine Schlauchausdehnung ist aus mehreren Gründen eine schlechte Nachricht, insbesondere bei präzisen Bewegungssteuerungsanwendungen, die unter hohem Druck arbeiten. In Systemen mit Hochgeschwindigkeits- und Hochpräzisionsaktuatoren erhöhen lange Schlauchstrecken die Elastizität des Hydrauliköls und verringern so seinen effektiven Kompressionsmodul (den Druckwiderstand des Öls). Bei hochpräzisen Anwendungen ist eine gewisse Reduzierung der schlauchbedingten Steifigkeit manchmal gut, da sie dazu beiträgt, Druckspitzen zu reduzieren und für Dämpfung bei Hochfrequenzbetrieb zu sorgen.

Allerdings kann man hier leicht zu viel des Guten bekommen, denn die Schlauchausdehnung führt zu träger Leistung, schlechter Kontrolle und sogar erhöhter Hitze, da das Gummi seine eigene verformungsbedingte innere Reibung erzeugt. Servoventilgesteuerte Anwendungen funktionieren nicht wie Standardhydraulik – es wird immer Druck auf beide Seiten eines Kolbens ausgeübt, und die Bewegung erfolgt durch die Steuerung des Differenzials und nicht nur durch den absoluten Druck, der einen Anschluss zum Tank entlüftet. Dadurch bleibt der Aktuator in einem Spannungszustand, der sich leicht beschleunigen und präzise steuern lässt.

Der Druck kann Dutzende Male pro Sekunde zwischen dem Kappenanschluss und dem Arbeitsanschluss wechseln, wobei sich jedes Mal das Schlauchrohr ausdehnt und die Leistung verringert. Jedes Mal, wenn der Gummi komprimiert wird, speichert er auch Energie und gibt sie wieder ab, wenn sich der Druckzustand ändert. Aber es gibt Möglichkeiten, es zu mildern, und sogar eine extreme Methode, es zu beseitigen.

Da einige Schlauchkonstruktionen anfälliger für Ausdehnungen sind, können Sie bereits bei der Maschinenkonstruktion mit der Auswahl eines stärkeren Schlauchs beginnen. Geflochtene Schläuche sind hochflexibel, und moderne Versionen von 100R17-Geflechtschläuchen sind älteren 100R2-Konstruktionen überlegen, insbesondere angesichts der isobaren Natur von R17 (alle Größen sind normalerweise für 4.000 psi ausgelegt). Für ultimativen Ausdehnungswiderstand wählen Sie einen 100R12- oder 100R13-Spiralschlauch mit vier oder sechs Verstärkungsschichten. Spiralwicklungen können Radialkräfte besser aufnehmen als geflochtene Verstärkungen, wodurch ein Teil der Flexibilität nach außen verloren geht.

Und natürlich hat ein kürzerer Schlauch insgesamt weniger Ausdehnungsfläche. Versuchen Sie bei der Installation von Stellantrieben, die Ventile so nah wie möglich an den Stellantrieben zu installieren. Dies sorgt nicht nur aufgrund der verringerten Oberfläche des Gummis für ein reaktionsfreudigeres System, sondern auch, weil dadurch die zusätzliche Ölmasse zwischen dem Ventil und dem Zylinder, die beschleunigt werden muss, entfällt.

Um schließlich eine Schlauchausdehnung vollständig zu verhindern, entfernen Sie einfach den Schlauch. Sie können Ihren Stellantrieb mit einem hochfesten Stahlrohr verbinden, das wesentlich steifer ist als Hydraulikschläuche. Oder montieren Sie das Servo- oder Proportionalventil direkt am Zylinder, was nur eine kurze Verrohrung zu beiden Arbeitsanschlüssen erfordert. Es ist hilfreich, wenn die Arbeitsanschlüsse des Ventils den gleichen Abstand zu den Arbeitsanschlüssen des Zylinders haben, sodass das Flüssigkeitsvolumen in beide Richtungen gleich bleibt.

Die Schlaucherweiterung ist ein interessantes Thema, und Sie könnten viel tiefer in die Materie eintauchen, als ich hier erläutern konnte. Compliance-Effekte können so modelliert werden, dass sie verschiedene Parameter umfassen, einschließlich des oben erwähnten Ölmoduls, der Lastmasse und der Ventildynamik. Wenn Sie sich nicht gut mit Differentialrechnung auskennen, sollten Sie sich nicht damit beschäftigen. Die Quintessenz ist, dass Sie die Schlauchausdehnung in Ihre Hochleistungskonstruktionen einbeziehen und sie bei Bedarf stoppen müssen.

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