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1、硬管管线设计指南 仅限盖茨内部用途面向装备设计工程师的 端到端解决方案Gates Internal Use Only 1每一天，世界各地的设计工程师都在 依靠盖茨的优质液压产品满足他们的 流体动力要求。所有盖茨的硬管管线，软管以及过渡 接头产品都被设计和制造用来提供创 新可靠的端到端解决方案，满足几乎 所有重型设备的使用要求。本硬管管线设计指南可以用来协助工 程师及其他专业人士进行硬管管线， 及硬管/软管组合，达到在过程中省 时，节约成本的目的。以下所陈述的 设计准则可以使您一开始就做对。需要更多的技术信息，设计辅助及产 品支持，请与寰球流体动力(WWFP) 产品应用的盖茨液压工程师联系， 3
2、03-744-5070。内容目录全球硬管中心地图 2 端到端液压布管解决方案 3 硬管选型应用及规范 4硬管尺寸. 4内径 4壁厚 4硬管种类. 4系统压力及流体速度5整体压力及压降. 5 硬管尺寸示例标准尺寸液压硬管表6 压力等级硬管的选型 7列线图解. 8名义参考工作压力表9-10 通用规则及公差最小通用形式公差表11 设计考虑最小尺寸. 12组合弯曲. 12反向折弯. 13弯曲半径. 13如何降低制造成本. 13 安装指南布管 14接头空间. 14管线支撑. 14维护及入口 15运动及震动 15固定点之间的布管. 15刮擦及摩擦 15管箍和管夹 15 软管/硬管总成组合. 16 制图实践
3、 17 硬管能力 18-19 硬管涂层Tuffcoat涂层 20Tuffcoat extreme涂层. 20粉末涂层. 20 其他考虑标识 21管夹及支座 21清洁度. 21 安全 22全球硬管总成能力2Gates Internal Use Only盖茨硬管总成分布Versailles, NA Atlacomulco, MX Jacarei, Brazil Karvina, CZ Faridabad, IN Gates Internal Use Only 3端到端液压管线解决方案盖茨的端到端液压解决方案全球领先地位 软管总成 发展中的扩充能力 紧凑硬管总成 软管/硬管组合 过渡接头 支架 管夹
4、 未来的机会：阀块，过滤产品，蓄能器硬管科技 简化硬管管端设计 在硬管上整合软管接头芯技术 专利申请中的直接与油口端螺纹连接的技术 不产生泄露的设计特色 自动化弯管及焊接 专业应用工程技术人员进行的优化布管设计 全球供应能力（北美，欧洲，亚洲） 全球每年制造超过240万台建筑机械以及690万台农用设备，它们全部使用液压 系统工程解决方案比大宗零件供应更具备准入障碍 相较非盖茨设计的系统，一般可以节约系统成本多达15% 不泄露的性能表现 不需要重新拧紧连接 减少总的零部件数量（过渡接头） 改善客户组装时间 去除潜在的钎焊/焊接失效风险 从整体拥有成本的角度看，可以优化设计内容 更加有效的供应链管
5、理 全球OEM平台供应能力优点特点范围/市场空间/机遇4 Gates Internal Use Only表一 - 应用及规范连接形式 -4 -6 -8 -10 -12 -16JIC, 37 Yes Yes Yes Yes Yes Yes ORS Yes Yes Yes Yes Yes Yes Quick Lok H Yes Yes Yes Yes Yes No Quick Lok D Yes Yes Yes No No No Flange NA NA Yes Yes Yes Yes 注意：需要通过过渡接头或者软管总成来实现变径。注意：对于其他连接形式，请与盖茨寰球流体动力(WWFP)产品应用中
6、心垂询。注意：法兰连接形式包括代码61，及代码62，请与盖茨寰球流体动力(WWFP)产品应用中心垂询其他法兰连接形式。螺母尺寸 -4 -6 -8 -10 -12 -16JIC, 37 14mm 19mm 24mm 27mm 32mm 41mm ORS 17mm 22mm 24mm 30mm 36mm 41mm Quick-Lok H 19mm 22mm 24mm 30mm 36mm 41mm Quick-Lok D NA NA NA NA NA NA硬管尺寸硬管的尺寸由两个关键的尺寸所规定：外径(O.D.)以及壁厚。要选择正确的尺寸，必须考虑一下几个因素。内径：硬管的种类不同材质，外形，及质量
7、水品的硬管产品被广泛制造。硬管类型的确定取决于具体的应用。硬管选型选用适合于特定应用的硬管，是保证硬管管线及相关设备运行安全正常的关键。不恰当的硬管选型可能导致泄 漏，爆破，以及其他由喷射/溅射的流体而导致的严重人身伤害或者财产损失。请仔细阅读本指南提供的基本原 则，来避免可能发生的运转不正常，人身伤害或者财产损失。进行硬管选型时，需要考虑到的重要因素包括： 硬管材料 尺寸 长度 压力等级 连接形式 流体兼容性 温度 弯曲 安装设计液压系统内流体的流量及流速主要由硬管的内径所决 定。硬管的内径等于硬管的外径(O.D)- 2x壁厚。流量的单位是加仑每分钟(GPM)，代表特定的时间内， 完成任务而
8、流过硬管管线的流体数量。流速的单位是英尺每秒(ft/s)，代表流体流过硬管管路 的速度。随着硬管内径的降低，流速增加。壁厚： 系统工作压力，设计系数，以及硬管材料共同决定了 硬管的壁厚，请参照SAE J1065及ISO 10763进行正确 的硬管选型。系统工作压力表示的是液压系统内流体作用在系统内 的压力。这个压力的单位有psi, bar或者MPa。决定壁厚时考虑的设计系数是4:1，主要是考虑到其他 可能在系统工作时作用在硬管上的机械及液压应力。Gates Internal Use Only5输送的流体 系统压力及流体流速表2 - O型圈温度范围材料温度范围氯丁橡胶-40F to 212F (
9、-40C to 100C)丁腈橡胶-40F to 250F (-40C to 120C)氢化丁腈橡胶-40F to 300F (-40C to 150C)含氟弹性体-20F to 400F (-29C to 204C)整体压力及压降硬管选型行业的标准实践是运用设计系数为4:1进行液压系统设计（爆 破压力：工作压力）。请参照SAE J1065及ISO 10763，获取 各种不同的钢管尺寸的名义参考工作压力。进行液压系统硬管尺寸选型时，流体流速是一个主要的考虑。 在压力管线中，更高的流速可以造成更多的热量产生，严重 的紊流，以及压力下降。在吸油管线中，高流速流体可能会 导致泵的汽蚀。盖茨推荐将如下
10、的最大流体流速作为系统设计的初始设计极 限值： 压力管线：16 ft/s 回油管线：10 ft/s 吸油管线：4 ft/s更高的流速在管线束缚下可以导致热堆积及泵的问题。这些可以进一步影响到整个系统的整体性能。为了进行 系统性能评估，以及决定是否需要使用额外的冷却器，计算机模拟以及可能的样机系统测试是必要的。许多厂家在样本中提供了基于室温(70F/21C)的流体/弹性件兼容性等级。在更高或者更低的温度下，这些标称 可能也会改变。请特别注意兼容性表里提供的提示。如果有任何疑问，请向盖茨寰球流体动力产品应用垂询。设计管线时，如果可能，不要超过推荐的软管及O型圈工作温度。O型圈与输送的流体的兼容性，
11、以及温度范围， 必须在所有的应用中都加以考虑。必须施加给硬管管线的整体压力包括有效压力（输出 压力）以及流体传输时发生的压力损失（压降）。压 力降低是由硬管弯曲处，过渡接头，以及阀门等引起 的。由于会造成能量损失，进行系统设计时，必须要 使压力降低最小化。尽管进行压力降低的数字测量是可行的，流体流速， 流体密度，过流面积，摩擦系数之间的关系使分析结 果并不精确。为了获取液压系统的最大效率，或者系 统某些问题部分的最大效率，应该组装样机并且测试 以决定实际的压力降低信息。6 Gates Internal Use Only以下是在液压应用当中决定何时的硬管尺寸的详细步骤。问题：为以下情况确定恰当的
12、SAE J525规定的碳钢硬管的内径以及壁厚流量：20 gpm 流速：15 fps 压力：1000 psi 设计系数：4:1答案：1.2.3.硬管 外径硬管 内径壁厚1/4” .120 .065.134 .058.152 .049.166 .042.180 .035.190 .030 3/8” .245 .065.259 .058.277 .049.291 .042.305 .035.311 .032 1/2” .310 .095.334 .083.358 .072.370 .065.384 .058.402 .049.416 .042.430 .035.436 .032硬管 外径硬管 内径壁
13、厚5/8” .435 .095.459 .083.481 .072.495 .065.509 .058.527 .049.541 .042.556 .035 3/4” .532 .109.560 .095.584 .083.606 .072.620 .065.652 .049.680 .035.834 .058 1” .760 .120.782 .109.810 .095.834 .083.856 .072.870 .065.884 .058.902 .049硬管 外径硬管 内径壁厚1-1/4” .982 .1341.010 .1201.032 .1091.060 .0951.084 .083
14、1.106 .0721.120 .0651.134 .0581.152 .049 1-1/2” 1.232 .1341.260 .1201.282 .1091.310 .0951.334 .0631.356 .0721.370 .065 2” 1.732 .1341.760 .1201.782 .1091.810 .0951.834 .0831.856 .0721.870 .065TABLE 3 液压硬管的标准尺寸硬管尺寸示例参照第五页的流量/流速表。找到水平流量线上20 gpm与垂直流速线上15 fps的交界点。然后根据向上的对角 线确定需要使用的硬管内径.75”。如果流量线与流速线交于两根
15、对角线之间，一般选择较大的内径，因为 这样流速较低。如果硬管的内径不存在，则选择相邻的较大的内径。在这个案例中，最终选择的硬管应该是1“外径，.065” (1.65mm)壁厚的硬管。检查本指南中附带的名义参考工作压力表，确认该硬管可以满足工作压力的要求。表6可用于进行确认。在 这个例子当中，.065”的壁厚可以满足工作压力1000 psi下的压力使用要求。这就是一个选择正确的硬管尺寸/材料的例子。其他的因素包括制造成本，系统使用的液压泵的能力，布管线路/ 安装对于决定某个特定应用的最佳管线也有影响。如果有任何疑问，请向盖茨寰球流体动力产品应用垂询。Gates Internal Use Only
16、 7针对特定应用进行硬管选型时，两个重要因素必须考虑：1. 硬管类型：材料及构造 2. 尺寸 - 内径(I.D.)及壁厚以下信息将可以帮助简化硬管的选型。爆破压力：Pb = Rm, min (In D/d) （公式1） 工作压力：Pw = Pb/4 （公式2）Pb = 名义静态参考爆破压力MPa Pw = 名义参考工作压力MPa Rm, min = 最小拉伸强度MPa In = 自然对数，也被表示为 D = 名义硬管外径毫米 d = 名义硬管内径毫米压力标定名义参考工作压力-参见表5至表8这些表格中显示的名义参考工作压力是基于4:1的设计系数，根据计算的名义 静态参考爆破压力以及计算的名义参考工作压力使用一下公式计算而来：注意：本公式以及由此得到的名义参考工作压力仅仅适用于所列的硬管材料，这些材料的屈服强度至少是最小 拉伸强度的50%。8 Gates Internal
