Як підібрати діаметр гідравлічного шланга за витратою оливи: таблиця та розрахунок

Діаметр гідравлічного шланга не можна правильно підібрати лише за робочим тиском або розміром приєднувальної різьби. Один з основних параметрів — витрата гідравлічної оливи в літрах за хвилину. Саме витрата разом із допустимою швидкістю руху рідини визначає, який внутрішній діаметр рукава потрібен для нормальної роботи гідросистеми.

Занадто малий шланг обмежує потік, збільшує швидкість оливи, втрати тиску та нагрівання. Надмірно великий діаметр зазвичай не створює таких проблем для потоку, але збільшує вартість, масу та габарити гідролінії. Тому завдання полягає не в тому, щоб встановити максимально товстий рукав, а в тому, щоб підібрати достатній внутрішній діаметр під конкретну витрату оливи та тип лінії.

Нижче наведена таблиця, яка дозволяє швидко визначити орієнтовний діаметр гідравлічного шланга за витратою від 5 до 300 л/хв для напірної, зливної та всмоктувальної ліній.

Таблиця діаметра гідравлічного шланга за витратою оливи

У таблиці вказаний розрахунковий мінімальний внутрішній діаметр. Для розрахунку прийняті такі швидкості потоку:

• напірна лінія — 5 м/с;
• зворотна або зливна лінія — 3 м/с;
• всмоктувальна лінія — 1 м/с.

Витрата оливи, л/хв	Напірна лінія, мм при 5 м/с	Зливна лінія, мм при 3 м/с	Всмоктувальна лінія, мм при 1 м/с
5	4,6	6,0	10,3
10	6,5	8,4	14,6
15	8,0	10,3	17,9
20	9,2	11,9	20,6
25	10,3	13,3	23,0
30	11,3	14,6	25,3
40	13,0	16,8	29,2
50	14,6	18,8	32,6
60	16,0	20,6	35,7
80	18,4	23,8	41,2
100	20,6	26,6	46,1
120	22,6	29,2	50,5
150	25,3	32,6	56,5
200	29,2	37,6	65,2
250	32,6	42,1	72,9
300	35,7	46,1	79,8

Важливо: отримане значення — це розрахунковий внутрішній діаметр, а не обов’язково наявний стандартний розмір шланга. Якщо розрахунок показує 13 мм, а доступні рукави з внутрішнім діаметром 12,7 та 15,9 мм, зазвичай вибирають наступний відповідний розмір з урахуванням допустимої швидкості потоку, тиску, довжини лінії та рекомендацій виробника обладнання.

Як користуватися таблицею

Припустімо, гідравлічний насос подає 50 літрів оливи за хвилину.

Якщо це напірна лінія, розрахунковий внутрішній діаметр при швидкості близько 5 м/с становить 14,6 мм. На практиці найближчим поширеним розміром буде рукав із внутрішнім діаметром близько 15,9–16 мм.

Але якщо ті самі 50 л/хв проходять через зливну лінію, потрібно вже близько 18,8 мм. Для всмоктувальної лінії за тієї самої витрати розрахунок дає приблизно 32,6 мм.

Таким чином, не можна сказати, що «для 50 л/хв потрібен шланг 16 мм», не уточнивши, де саме він встановлений. Однакова витрата оливи може вимагати зовсім різного діаметра на різних ділянках гідравлічної системи.

Чому внутрішній діаметр шланга залежить від швидкості оливи

Кількість рідини, яка проходить через рукав за певний час, залежить від площі його внутрішнього перерізу та швидкості потоку.

Якщо витрата насоса залишається незмінною, зменшення внутрішнього діаметра змушує оливу рухатися швидше. Збільшення діаметра, навпаки, знижує швидкість потоку.

Саме тому дві гідролінії з однаковою витратою можуть мати різні діаметри. У напірній лінії зазвичай допускається вища швидкість оливи. На вході насоса швидкість має бути значно нижчою, тому всмоктувальний шланг роблять помітно більшого діаметра.

Рекомендована швидкість оливи в гідравлічних лініях

Для попереднього підбору діаметра зручно використовувати такі орієнтовні значення:

Тип гідравлічної лінії	Орієнтовна швидкість оливи	Практичне значення для розрахунку
Всмоктувальна	близько 0,6–1,2 м/с	1 м/с
Зворотна / зливна	близько 2–4 м/с	3 м/с
Напірна	близько 3–5 м/с	5 м/с

Це не жорсткі межі для будь-якої гідросистеми. Реально допустима швидкість залежить від конструкції обладнання, в’язкості та температури оливи, довжини магістралі, кількості фітингів, робочого тиску, режиму експлуатації та вимог виробника компонентів.

Формула розрахунку діаметра гідравлічного шланга

Якщо потрібної витрати немає в таблиці, внутрішній діаметр можна розрахувати самостійно.

Для витрати в літрах за хвилину зручно використовувати формулу:

d = 4,61 × √(Q / v)

де:

• d — розрахунковий внутрішній діаметр шланга, мм;
• Q — витрата оливи, л/хв;
• v — обрана швидкість потоку, м/с.

Приклад розрахунку для 100 л/хв

Потрібно підібрати напірний гідравлічний шланг для потоку 100 л/хв.

Приймаємо швидкість:

v = 5 м/с

Підставляємо дані:

d = 4,61 × √(100 / 5)

d ≈ 20,6 мм

Отже, внутрішній діаметр не повинен бути меншим приблизно за 20,6 мм при обраній швидкості. Стандартний рукав потрібно підбирати вже з доступного розмірного ряду, як правило у бік збільшення діаметра.

Та сама витрата для всмоктувальної лінії

Тепер візьмемо ті самі 100 л/хв, але йдеться про шланг між баком і входом гідравлічного насоса.

Приймаємо:

v = 1 м/с

Отримуємо:

d = 4,61 × √(100 / 1) ≈ 46,1 мм

Різниця більш ніж у два рази. Цей приклад добре показує, чому всмоктувальний рукав не можна підбирати за тими самими правилами, що й напірний.

Як розрахувати швидкість оливи, якщо діаметр шланга вже відомий

Іноді завдання зворотне: шланг уже встановлений або вибраний, відомі його внутрішній діаметр і продуктивність насоса. Потрібно визначити, наскільки швидко олива рухатиметься всередині рукава.

Для цього можна використовувати формулу:

v = 21,22 × Q / d²

де:

• v — швидкість оливи, м/с;
• Q — витрата, л/хв;
• d — внутрішній діаметр, мм.

Наприклад, через шланг із внутрішнім діаметром 12,7 мм проходить 30 л/хв:

v = 21,22 × 30 / 12,7² ≈ 3,95 м/с

Для напірної лінії це може бути цілком прийнятним значенням. Для всмоктувальної швидкість була б надто високою, тому знадобився б значно більший діаметр.

Пропускна здатність стандартних діаметрів шлангів

На практиці зручно вирішувати завдання і у зворотний бік: подивитися, яку орієнтовну витрату може пропустити конкретний внутрішній діаметр за заданої швидкості оливи.

Внутрішній діаметр, мм	Всмоктування 1 м/с, л/хв	Злив 3 м/с, л/хв	Напір 5 м/с, л/хв
4,8	1,1	3,3	5,4
6,3	1,9	5,6	9,4
7,9	2,9	8,8	14,7
9,5	4,3	12,8	21,3
12,7	7,6	22,8	38,0
15,9	11,9	35,7	59,6
19,1	17,2	51,6	86,0
25,4	30,4	91,2	152,0
31,8	47,7	143,0	238,3
38,1	68,4	205,2	342,0
50,8	121,6	364,8	608,0

Ця таблиця особливо зручна для швидкої попередньої перевірки. Наприклад, рукав із внутрішнім діаметром 12,7 мм при швидкості 5 м/с пропускає близько 38 л/хв. Якщо насос забезпечує 60 л/хв, такий діаметр уже вимагатиме вищої швидкості потоку, тому варто розглянути більший рукав.

DN, дюйми та Dash Size: як позначається розмір гідравлічного шланга

Під час підбору РВТ виникає ще одна проблема: різні виробники позначають діаметр по-різному. У каталогах можна зустріти міліметри, DN, дюймові розміри та так званий Dash Size.

Dash Size показує внутрішній діаметр рукава у шістнадцятих частках дюйма. Наприклад, розмір -8 означає 8/16″, тобто 1/2″.

Dash Size	Розмір, дюйми	Внутрішній діаметр, мм
-3	3/16″	4,8
-4	1/4″	6,3–6,4
-5	5/16″	7,9
-6	3/8″	9,5
-8	1/2″	12,7
-10	5/8″	15,9
-12	3/4″	19,1
-16	1″	25,4
-20	1 1/4″	31,8
-24	1 1/2″	38,1
-32	2″	50,8

DN є номінальним позначенням розміру та не завжди буквально збігається з фактично виміряним внутрішнім діаметром до десятих часток міліметра. Тому під час точного підбору слід дивитися технічну документацію конкретного рукава.

Як підібрати діаметр напірного гідравлічного шланга

Напірна лінія транспортує оливу від насоса до розподільника, гідроциліндра, гідромотора або іншого виконавчого механізму. Тут рідина рухається під робочим тиском, а допустима швидкість зазвичай вища, ніж у всмоктувальній та зворотній магістралях.

Для попереднього розрахунку можна прийняти швидкість до приблизно 5 м/с. Після визначення мінімального внутрішнього діаметра необхідно перевірити ще кілька параметрів:

• максимальний робочий тиск;
• можливі піки тиску;
• сумісність рукава з робочою рідиною;
• діапазон температур;
• мінімальний радіус вигину;
• тип армування;
• сумісність із фітингами та обтискною арматурою.

Тобто витрата визначає необхідну пропускну здатність, але не визначає клас тиску РВТ. Рукав діаметром 10 мм може існувати як у виконанні для відносно невеликого тиску, так і у спеціальному виконанні для дуже високого тиску.

Як підібрати діаметр зливного шланга

Зворотною магістраллю олива повертається від розподільника або виконавчого обладнання до гідравлічного бака. Тиск тут зазвичай значно нижчий, ніж у напірній лінії, але це не означає, що зливний рукав можна робити меншого діаметра.

Навпаки, для зниження протитиску швидкість рідини у зворотній лінії зазвичай вибирають нижчою. Як зручний розрахунковий орієнтир можна використовувати 3 м/с.

Наприклад, при витраті 80 л/хв:

• для напірної лінії розрахунок дає близько 18,4 мм;
• для зливної — вже близько 23,8 мм.

Отже, зворотний шланг в одній і тій самій системі нерідко має більший діаметр, ніж напірний.

Як підібрати всмоктувальний шланг гідравлічного насоса

Всмоктувальна магістраль — одна з найчутливіших ділянок гідросистеми. Насос має отримувати необхідний об’єм оливи без надмірного опору на вході.

Якщо встановити занадто вузький шланг, швидкість оливи та гідравлічні втрати збільшаться. Це погіршує умови на вході насоса та може сприяти шуму, нестабільній роботі й кавітаційним явищам.

Тому всмоктувальну лінію розраховують на значно меншу швидкість. Для попереднього підбору зручно приймати близько 1 м/с.

Наприклад, насос продуктивністю 60 л/хв:

d = 4,61 × √(60 / 1) ≈ 35,7 мм

Для порівняння, напірній лінії з тією самою витратою при швидкості 5 м/с достатньо розрахункового діаметра близько 16 мм.

Крім діаметра, всмоктувальний рукав має бути конструктивно придатним для роботи на вході насоса. Звичайний м’який шланг може деформуватися або стискатися під дією розрідження, тому для таких завдань використовують відповідні всмоктувальні рукави з конструкцією, стійкою до вакууму.

Що станеться, якщо діаметр гідравлічного шланга надто малий

Бажання встановити тонший шланг зрозуміле: він дешевший, легший, займає менше місця та простіше прокладається. Але економія на внутрішньому діаметрі може погіршити роботу всієї гідравлічної системи.

За недостатнього прохідного перерізу:

• збільшується швидкість оливи;
• зростають гідравлічні втрати;
• збільшується перепад тиску;
• частина енергії перетворюється на тепло;
• олива та компоненти системи сильніше нагріваються;
• може знизитися фактична продуктивність обладнання;
• збільшується навантаження на гідравлічні компоненти;
• на всмоктувальній стороні погіршуються умови роботи насоса.

Особливо помітними ці ефекти стають за великої довжини магістралі, високої в’язкості оливи та великої кількості фітингів, поворотів і місцевих опорів.

Чи можна встановити шланг більшого діаметра

Невелике збільшення внутрішнього діаметра зазвичай значно менш проблемне, ніж його зменшення. Швидкість оливи та втрати тиску при цьому знижуються.

Однак робити рукав значно більшим за необхідний без причини також не завжди раціонально. Збільшуються:

• вартість самого рукава;
• вартість фітингів;
• маса гідролінії;
• займаний простір;
• мінімальний радіус вигину;
• об’єм оливи всередині системи.

Тому оптимальний варіант — вибрати найближчий стандартний розмір, який забезпечує потрібну пропускну здатність без надмірної швидкості потоку.

Внутрішній чи зовнішній діаметр: який потрібен для розрахунку

Під час розрахунку пропускної здатності використовується лише внутрішній діаметр гідравлічного шланга.

Зовнішній діаметр залежить від товщини внутрішнього шару, кількості армувальних обплетень або спіралей і зовнішнього покриття. Два рукави з однаковим внутрішнім діаметром можуть мати зовсім різний зовнішній діаметр.

Тому вимірювати шланг зовні та на підставі цього визначати його пропускну здатність неправильно.

Чи впливає робочий тиск на вибір діаметра

Витрата і тиск — різні параметри гідросистеми.

Витрата показує, який об’єм рідини проходить через лінію за одиницю часу, і безпосередньо пов’язана з необхідним прохідним перерізом.

Тиск визначає, яке навантаження повинен витримувати рукав.

Наприклад, дві системи можуть мати однакову витрату 20 л/хв, але одна працювати при 100 бар, а інша — при 700 бар. Розрахунок необхідного прохідного діаметра за однакової допустимої швидкості буде подібним, але конструкція, армування та допустимий робочий тиск шлангів будуть зовсім різними.

Тому правильний підбір виконується щонайменше у два етапи:

1. за витратою та допустимою швидкістю визначається внутрішній діаметр;
2. за робочим і максимальним тиском вибирається відповідний тип рукава.

Чому не можна підбирати РВТ лише за діаметром старого шланга

Якщо виконується звичайна заміна штатного рукава у справній серійній машині та всі параметри нового виробу відповідають оригіналу, збереження заводського розміру зазвичай логічне.

Але під час модернізації гідравліки простого копіювання старого діаметра недостатньо. Продуктивність насоса могла змінитися, виконавчі механізми могли бути замінені, а початкова лінія могла бути підібрана з помилкою.

Тому при зміні гідравлічної схеми бажано перевірити:

• максимальну фактичну витрату;
• тип лінії;
• внутрішній діаметр;
• швидкість потоку;
• втрати тиску;
• робочий тиск;
• температуру оливи.

Чи потрібно враховувати довжину гідравлічного шланга

Так. Таблиця за витратою дозволяє визначити раціональний діаметр виходячи зі швидкості рідини, але не показує повні втрати тиску на конкретній ділянці системи.

Що довший шланг, то більший сумарний опір потоку. Додаткові втрати створюють:

• кутові фітинги;
• швидкорознімні з’єднання;
• перехідники;
• розподільники;
• зворотні клапани;
• фільтри;
• локальні звуження прохідного перерізу.

Тому для довгої магістралі може бути доцільно використовувати діаметр більший за мінімальне значення з таблиці.

Чи впливає в’язкість гідравлічної оливи на діаметр

Так. Що вища в’язкість, то більший опір руху рідини. Особливо це помітно під час холодного запуску, коли гідравлічна олива може бути значно густішою, ніж після виходу системи на робочу температуру.

Тому для обладнання, що працює за низьких температур, всмоктувальна лінія потребує особливої уваги. Діаметр, який нормально працює з прогрітою оливою, не обов’язково забезпечить такі самі умови відразу після запуску.

Під час проєктування відповідальних гідросистем одного розрахунку швидкості недостатньо — необхідно враховувати характеристики оливи та реальні втрати тиску.

Який діаметр шланга потрібен для 10 л/хв

За розрахунковою таблицею при витраті 10 л/хв:

• напірна лінія — мінімум близько 6,5 мм;
• зливна — близько 8,4 мм;
• всмоктувальна — близько 14,6 мм.

Після розрахунку вибирається найближчий відповідний стандартний розмір.

Який діаметр шланга потрібен для 20 л/хв

При витраті 20 л/хв орієнтовно потрібно:

• напірна лінія — 9,2 мм;
• зливна — 11,9 мм;
• всмоктувальна — 20,6 мм.

Який діаметр шланга потрібен для 40 л/хв

Для потоку 40 л/хв розрахунок дає:

• напірна лінія — близько 13 мм;
• зливна — близько 16,8 мм;
• всмоктувальна — близько 29,2 мм.

Який діаметр шланга потрібен для 60 л/хв

При продуктивності насоса 60 л/хв:

• напірна лінія — близько 16 мм;
• зливна — близько 20,6 мм;
• всмоктувальна — близько 35,7 мм.

Який діаметр шланга потрібен для 100 л/хв

При витраті 100 л/хв:

• напірна лінія — близько 20,6 мм;
• зливна — близько 26,6 мм;
• всмоктувальна — близько 46,1 мм.

Різниця між лініями стає особливо помітною за великих витрат. Тому використання одного діаметра для всіх ділянок системи без розрахунку рідко є оптимальним рішенням.

Особливості підбору рукавів для гідравлічного інструменту високого тиску

Окрема категорія — гідравлічний інструмент, що працює при дуже високому тиску: домкрати, гайковерти, натягувачі, знімачі та інше обладнання.

Такі системи нерідко мають відносно невелику витрату оливи, але дуже високий робочий тиск. Тому невеликий DN сам по собі не означає, що рукав підібраний неправильно.

Наприклад, для обладнання на 700 бар і вище виробник може застосовувати рукави порівняно невеликого внутрішнього діаметра, оскільки потрібна витрата невелика. У таких системах насамперед слід дотримуватися специфікації виробника насоса та інструменту.

Не можна замінювати спеціальний рукав високого або надвисокого тиску звичайним гідравлічним шлангом лише тому, що збігаються внутрішній діаметр і різьба фітинга.

Покроковий алгоритм підбору діаметра гідравлічного шланга

1. Визначте максимальну витрату оливи. Використовуйте максимальну фактичну продуктивність насоса або максимальний потік через конкретну лінію.
2. Визначте тип лінії. Напірна, зливна та всмоктувальна магістралі розраховуються на різну швидкість рідини.
3. Виберіть орієнтовну швидкість. Для попереднього розрахунку можна використовувати 5 м/с для напірної, 3 м/с для зливної та 1 м/с для всмоктувальної лінії.
4. Знайдіть діаметр за таблицею або формулою.
5. Виберіть найближчий відповідний стандартний внутрішній діаметр. Якщо розрахунок знаходиться між двома типорозмірами, потрібно перевірити швидкість для кожного варіанта та зазвичай уникати необґрунтованого зменшення проходу.
6. Перевірте робочий тиск. Рукав має відповідати тиску конкретної системи.
7. Перевірте температуру та робочу рідину.
8. Враховуйте довжину та місцеві опори. Для довгої або складної лінії може знадобитися більший діаметр.
9. Перевірте фітинги. Прохідний переріз з’єднувальної арматури не повинен створювати небажане звуження лінії.
10. Звіртеся з документацією виробника обладнання. Для відповідальних і високонавантажених систем вимоги виробника мають пріоритет перед універсальними таблицями.

Головне при виборі діаметра РВТ

Для правильного вибору гідравлічного шланга потрібно одночасно розглядати кілька характеристик. Внутрішній діаметр відповідає за пропускну здатність і швидкість оливи, а конструкція рукава — за здатність безпечно працювати при заданому тиску, температурі та умовах експлуатації.

Тому питання «який діаметр шланга потрібен для 50 л/хв» має сенс лише разом з уточненням типу лінії. При 50 л/хв розрахунковий діаметр становить близько 14,6 мм для напірної лінії, 18,8 мм для зливної та 32,6 мм для всмоктувальної.

Таблиця дозволяє швидко виконати попередній підбір, але для складних і відповідальних гідравлічних систем додатково розраховують втрати тиску та враховують в’язкість оливи, довжину магістралі, фітинги, температурний режим і характеристики конкретного обладнання.