影响高压钢丝缠绕液压软管接头总成性能的.doc

影响高压钢丝缠绕液压软管接头总成性能的结构与工艺因素凌学俭摘要:分析了影响高压钢丝缠绕软管总成性能的因素，提出了扣压工序是影响总成质量的主要因素，并给出了设计软管总成的关键结构及有关的计算公式。关键词:高压钢丝缠绕;软管总成;性能;结构随着超高压大功率液压机械的发展，对超高压钢丝缠绕液压软管总成的需求量越来越大。一般小通径胶管总成采用钢丝编织胶管，大、中通径采用钢丝缠绕管。超高压钢丝缠绕液压软管总成是指工作压力高于31.5 MPa，主要是25通径以上的钢丝缠绕软管总成。理想的超高压钢丝缠绕软管总成接头必须与胶管之间、与设备之间有良好的密封性能，总成在使用过程中不得产生渗漏,管接头与胶管无拔脱，管接头必须具有良好介质流通性能和较小的外形尺寸。1影响超高压钢丝缠绕液压软管总成质量的因素超高压钢丝缠绕液压软管总成的结构形式如图1所示。1.缠绕胶管2.套筒3.芯子4.螺母图1液压软管总成结构形式影响总成质量的因素是多方面的。在诸多因素中，胶管质量的好坏是总成制造质量的基础。胶料的力学性能(高的硬度、较高的定伸强度，较低的压缩永久变形等)是确保总成质量的先决条件。金属管接头的几何形状、与内胶相配的压缩量以及扣压技术皆是决定总成质量的重要因素。2总成结构与性能的关系2.1钢丝缠绕胶管钢丝缠绕胶管通常由内胶层、内保护层、中胶层、钢丝缠绕层、外保护层和外胶层组成,其结构形式如图2所示。现在大多数的钢丝缠绕胶管都不用外保护层。1.外胶层2.外保护层3.中胶层4.钢丝缠绕层5.内保护层6.内胶层图2钢丝缠绕胶管结构图钢丝缠绕胶管工作时由于承受压力高、管路中有脉动作用，要求内胶有优异的耐介质性能，良好的耐脉冲疲劳性能以及耐热性能。作为胶管总成，装配金属接头与内胶要有良好的密封性能，为此，它比一般的低压胶管要有更大的扣压量，这就要求内胶应具有优良的力学性能，高模量、高硬度和定伸强度,压缩永久变形小等。实践证明，在7085邵氏硬度，压缩永久变形为50%时为最好，内胶层厚度最好为1.52.5 mm,太厚会在扣压时增加其流动量，造成多余的胶在接头芯套与胶管的接触端面内堆积，减小流通截面(如图3)；太薄会在扣压时被压裂。内胶层壁厚均匀性也很重要。如果厚度不均匀，压缩后很容易在内胶层表面造成一面断裂，一面堆胶。内胶层表面出现麻坑也是影响性能质量的重要因素。因此，胶管组装之前应对其内胶层厚度、厚度均匀性、麻坑等问题进行检查筛选。图3内胶在装配总成时，需剥去插入接头套内的胶管上的外胶层，使增强层与套筒的锯齿槽直接接触。套筒受外力作用而收缩时，就会牢牢地扣住增强层的钢丝而防止被拔脱。2.2胶管接头如图1所示，胶管接头由芯子、套筒、螺母组成。2.2.1芯子芯子形状如图4所示。根据内胶的力学性能，选择锯齿槽结构。一般来说，在管头扣压后内胶能充满表面的沟槽而不损坏内胶的情况下，沟槽的宽度越窄、深度越深，其密封性能越好。所以，将其沟槽深度控制在内胶厚度的12%14%范围之内，宽度控制在79 mm之间，槽数为4个以上。密封长度按BS 3832规定，密封长度与内径之比为41(6通径胶管)151(25通径胶管)。对于永久变形大、压力高的胶管，应适当提高其密封长度与胶管内径的比例。图4芯子芯子材料采用45号钢。为了防止扣压时芯子内孔变形而增加液阻，芯子壁厚应选为1.53.5 mm。芯子外径与胶管内孔不应有过大的过盈量。太大会损伤内胶，装配困难;芯子内孔过小会增加液阻造成压降损失。由于芯子内外径受上述限制而胶管本身的尺寸变化大，为了达到接头总成性能最小通过量的要求，必须通过优化扣压量来解决。2.2.2套筒通常套筒的内表面有一定数量和尺寸的沟槽，沟槽的形状有方槽形，梯形，波浪形和锯齿形等多种。梯形沟槽的套筒与波浪形沟槽的套筒相比，能达到更高的抗拔脱力；与方槽形沟槽的套筒相比，扣压时沟槽比较容易被填满。图5套筒钢丝缠绕胶管一般层数较多，增强层的单面厚度最大为3.6 mm，扣压时要使增强层形成波纹状变形而嵌入槽内，因此采用梯形沟槽的套筒。其结构如图5所示。该结构在扣压时沟槽容易被填满，其抗拔脱力更强。套筒的材料一般是20号钢。由于外胶层厚薄不均，加上与孔的同轴度偏差，致使剥胶后的斜面在圆锥上长短不一,扣压后外观不好，并且水份易于浸入而使增强层锈蚀,所以将套筒的大孔端加工成圆柱形结构，以提高总成的质量。3扣压工序是影响质量的主要因素正确掌握扣压式管接头适宜扣压程度是保证软管总成在使用中无拔脱和渗漏的关键。这里采用了径向扣压机进行扣压，其结构如图6所示。1.软管接头总成2、3.八瓣式胎具图6径向扣压机结构图结构和尺寸合理的管接头，装到胶管上去经过扣压后，在有效密封长度内，套筒内表面与芯管外表面之间的所有空隙应该被胶管填满。如果没有被填满，就可能出现管接头的抗拔脱性能不高或者密封性能不好的现象。管接头扣压程度应以胶管既能填满有效密封长度内套筒内表面与芯管外表面之间的所有空隙，又不致于出现软管内胶鼓包等扣压量过大的现象为限。因为缠绕管与一般编织胶管不同，用常规的扣压量公式计算扣压量是不行的。因此采用体积包容法计算扣压量，计算公式如下：(1)式中V套筒有效密封长度内套筒材料的体积V芯管有效密封长度内芯管表面所围体积V软管有效密封长度内软管材料的体积L有效密封长度D扣压后套筒扣压后的外直径K修正系数考虑到管接头扣压后，套筒会产生小量伸长，芯管会变形等因素，在公式中引入了修正系数K。在确定管接头的扣压程度时，根据管接头的结构和尺寸，胶管增强层的厚度，胶管胶层的厚度及胶料的性能等情况，可以对修正系数K值作些小的调整。4抗拔脱力及扣压力的计算1) 抗拔脱力的计算胶管总成中管接头具有的抗拔脱力的大小是衡量质量的重要指标之一。抗拔脱力公式为(2)式中D管芯接头芯外径PB 钢丝缠绕胶管的爆破压力2) 扣压力计算扣压力计算公式为(3)式中F扣压管接头时所需的扣压力r1扣压前套筒的外半径r2扣压前在扣压长度内套筒的平均内半径L扣压长度s套筒