论文部分内容阅读
摘要：液压胶管总成是液压传动系统中的基本元件，主要应用于工程机械、钻井平台、煤矿机械及汽车等设备中。液压胶管总成的可靠性对整个液压系统的稳定性和可靠性有至关重要的影响，只有从胶管本身原材料及总成生产过程中的工序中分析出造成其失效的原因，才能有效减少或杜绝软管总成在使用过程中出现故障。对此，本文简单分析了液压软管总成接头结构类型和对应的故障分析。
关键词：液压软管总成;结构类型;故障
1 液压软管总成的概述
胶管总成是液压系统中常用的一种辅助装置，它是由高压钢丝编织胶管或高压钢丝缠绕胶管及钢件接头经专用设备扣压而成。用来连接液压系统中各类液压元件，主要应用在工作温度-40℃至+100℃条件下，进行液压动力传送或输送水、气、油等高压介质，保证液体的循环和传递液体能量。胶管总成中的胶管一般是由耐液体腐蚀的合成橡胶内胶层、中胶层，Ⅰ至Ⅵ层钢丝编织或缠绕的增强层及耐天候性能优良的合成橡胶外胶层组成。所述的钢件接头主要包括芯杆和扣压外套，芯杆具有密封段和连接段。
高压胶管用在液压系统的主进液管路中，胶管承受压力高，而且钢丝编织或缠绕层厚度大，层数在1层或6层左右。高压胶管的规格越大，钢丝层硬度和厚度越大，普通的液压软管接头总成扣压后，因钢丝层的厚度大和硬度大，變形性小，扣压后的接头芯杆与钢丝层、钢丝层与扣压外套、芯杆与扣压外套相互之间的咬合力低。在工作状态下，胶管在高压力液体的不断冲击下，胶管总成两端的接头处于逐渐被拉伸或收缩的状态，达到一定次数就会因胶管总成咬合力低，出现接头串动，造成内胶出现堆积或裂痕，导致胶管总成接头渗液，甚至有可能造成接头拔脱伤人事故。因此，胶管总成钢件接头的结构形式与加工工艺具有至关重要的作用，使其具有抵抗拔脱的能力，保证胶管总成的安全使用。
2 液压软管总成接头结构类型
2.1 按工作压力范围分类
工作压力在3mpa以下，主要是棉线编织的液压胶管。主要用于控制油路、汽车刹车管路以及某些液压机床中。
工作压力在3～10mpa之间，主要是钢丝编织的ⅰ，ⅱ型大通径液压胶管。主要用于中、低压油路和回油路。
工作压力在10～31.5mpa之间，主要是钢丝编织25通径以下的ⅰ，ⅱ，ⅲ型和钢丝缠绕管。主要用于高压系统。
工作压力在31.5mpa以上，主要是钢丝编织31.5通径以下的钢丝缠绕管。随着超高压大功率液压机械的发展，对它的需求愈来愈大。
2.2 按胶管与接头的连接方式分类
1）扣压式胶管接头总成是胶管与接头预装配后，用机械外力迫使接头外套在冷态下向内收缩一定尺寸，使胶管与接头连接可靠。
2）可拆式总成，其接头与胶管是通过有外锥的芯子压缩胶管的内胶层，使胶管外壁紧贴接头外套的内锥。即靠芯子与接头外套之间形成的倒锥形间隙，同时压迫胶管的内外胶层来连接。这种连接方式质量不稳定，所以国内胶管厂家一般采用扣压式。
3 故障原因
3.1 软管总成扣压处渗漏是最常见的故障形式之一，其产生的原因主要有胶管内径尺寸偏差大，内胶偏心、外胶层厚薄不匀导致扣压不均匀;胶管与接头连接部位存在内胶损坏、内胶弹性差、老化、接头件变形不均等;
3.2 胶管配合接头在压力冲击下形成拔脱，这种故障产生将引起严重的安全事故，要求产品制造商严格过程控制，避免此故障的发生。接头拔脱的产生主要有几个原因：扣压结构设计不合理;扣压变形量小，使得钢丝增强层未能与接头形成防拔脱力;内胶层在扣压时被损坏等;
3.3 扣压处鼓泡，产生此类故障主要是因为扣压量过大导致钢丝层断裂，油液渗透到钢丝层以外引起表面胶管鼓泡;
3.4 软管加强层未锈蚀却出现不规则断丝现象。软管破裂，剥去外胶层未发现加强层钢丝生锈，但加强层长度方向出现不规则断丝，其主要原因是编织加强层的钢丝与钢丝之间有很多交叉点，当管内压力发生较大变化时，管径也随着压力变化而变化，这些交叉点也随着管径的变化而错动，钢丝之间相互摩擦。若软管受到高频冲击压力，交叉点发生频繁摩擦，导致钢丝磨断。对于常受高频冲击的软管，应选用钢丝缠绕骨架作为加强层;
3.5 软管破裂处钢丝卷曲，破口附近有明显缩颈现象，加强层钢丝松散。这种现象的原因是软管受到过分的拉伸，各层分离，降低了耐压强度。软管在高压油的作用下会发生长度收缩或伸长，一般伸缩量为常态下长度的-4%～+2%。若软管在安装时选得太短，工作时就受到很大的拉伸力，严重时会出现破裂或松脱等故障;另外，软管的跨度太大，则软管自重和管内液压油的重量会给软管一个较大的拉伸力，严重时也会发生此故障。解决办法：若是安装时拉得太紧，应更换加长的胶管总成;若是跨度太大，应增设中间支承。
4 故障措施
4.1 软管布置要尽量避免高温区域，远离发动机的排气管。必要时采用套管或隔热保护屏等装置，以免软管受热软化或变质。
4.2 软管必需交叉布置或在工作时有可能与机械表面发生摩擦的地方，应用管夹或套管等保护装置，以免磨损胶管外层。
4.3 软管必须弯曲布置时，弯曲半径不能过小，应大于9倍软管外径。胶管与接头连接处应有一段大于软管外径2倍的直线段。
4.4 软管安装应避免其处于拉紧状态，即使软管两端没有相对运动，也要保持软管松弛，张紧的软管在压力作用下会膨胀，强度降低。
4.5 安装过程中不要扭曲软管。软管受到轻微扭转就会降低其强度或使接头松脱，装配胶管时如果胶管与接头一起旋转发生扭曲应使用扳手保持胶管不转动。
4.6 软管如配置在关键部件上，应对其进行定期检查和更换。
5 高压胶管接头的安装注意事项
5.1 胶管在使用或存储中，均不能过度弯曲，更不能在根部弯曲，至少要在其直径的1.5倍处开始弯曲;
5.2 胶管安装在移动设备上时，应在任何工况下保持松弛;
5.3 应避免胶管扭转变形;
5.4 胶管尽可能远离热辐射构件，必要时装隔热板;
5.5 应避免胶管外表面损伤，如同构件表面的长期摩擦等;
5.6 长胶管的自重易引起过分变形，应有支托件支承。
6 结语
总之，液压胶管总成在液压传动系统中起着保压、连接、密封和输送液压油的作用，是液压传动系统的主要故障源，因此需要重视软管总成的接头扣压结构设计上的合理性。
参考文献：
[1]黎泉佐.浅谈机械液压系统中的故障类型与诊断对策[J].科技资讯，2016（36）.
[2]郑小东.常用工程机械液压系统的维护方法与措施[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2012（9）：323-324.
[3]张学礼.刍议工程机械液压系统的故障诊断措施[J].内燃机与配件，2017（8）：100-101.
（作者单位：大连捷瑞流体控制股份有限公司）
关键词：液压软管总成;结构类型;故障
1 液压软管总成的概述
胶管总成是液压系统中常用的一种辅助装置，它是由高压钢丝编织胶管或高压钢丝缠绕胶管及钢件接头经专用设备扣压而成。用来连接液压系统中各类液压元件，主要应用在工作温度-40℃至+100℃条件下，进行液压动力传送或输送水、气、油等高压介质，保证液体的循环和传递液体能量。胶管总成中的胶管一般是由耐液体腐蚀的合成橡胶内胶层、中胶层，Ⅰ至Ⅵ层钢丝编织或缠绕的增强层及耐天候性能优良的合成橡胶外胶层组成。所述的钢件接头主要包括芯杆和扣压外套，芯杆具有密封段和连接段。
高压胶管用在液压系统的主进液管路中，胶管承受压力高，而且钢丝编织或缠绕层厚度大，层数在1层或6层左右。高压胶管的规格越大，钢丝层硬度和厚度越大，普通的液压软管接头总成扣压后，因钢丝层的厚度大和硬度大，變形性小，扣压后的接头芯杆与钢丝层、钢丝层与扣压外套、芯杆与扣压外套相互之间的咬合力低。在工作状态下，胶管在高压力液体的不断冲击下，胶管总成两端的接头处于逐渐被拉伸或收缩的状态，达到一定次数就会因胶管总成咬合力低，出现接头串动，造成内胶出现堆积或裂痕，导致胶管总成接头渗液，甚至有可能造成接头拔脱伤人事故。因此，胶管总成钢件接头的结构形式与加工工艺具有至关重要的作用，使其具有抵抗拔脱的能力，保证胶管总成的安全使用。
2 液压软管总成接头结构类型
2.1 按工作压力范围分类
工作压力在3mpa以下，主要是棉线编织的液压胶管。主要用于控制油路、汽车刹车管路以及某些液压机床中。
工作压力在3～10mpa之间，主要是钢丝编织的ⅰ，ⅱ型大通径液压胶管。主要用于中、低压油路和回油路。
工作压力在10～31.5mpa之间，主要是钢丝编织25通径以下的ⅰ，ⅱ，ⅲ型和钢丝缠绕管。主要用于高压系统。
工作压力在31.5mpa以上，主要是钢丝编织31.5通径以下的钢丝缠绕管。随着超高压大功率液压机械的发展，对它的需求愈来愈大。
2.2 按胶管与接头的连接方式分类
1）扣压式胶管接头总成是胶管与接头预装配后，用机械外力迫使接头外套在冷态下向内收缩一定尺寸，使胶管与接头连接可靠。
2）可拆式总成，其接头与胶管是通过有外锥的芯子压缩胶管的内胶层，使胶管外壁紧贴接头外套的内锥。即靠芯子与接头外套之间形成的倒锥形间隙，同时压迫胶管的内外胶层来连接。这种连接方式质量不稳定，所以国内胶管厂家一般采用扣压式。
3 故障原因
3.1 软管总成扣压处渗漏是最常见的故障形式之一，其产生的原因主要有胶管内径尺寸偏差大，内胶偏心、外胶层厚薄不匀导致扣压不均匀;胶管与接头连接部位存在内胶损坏、内胶弹性差、老化、接头件变形不均等;
3.2 胶管配合接头在压力冲击下形成拔脱，这种故障产生将引起严重的安全事故，要求产品制造商严格过程控制，避免此故障的发生。接头拔脱的产生主要有几个原因：扣压结构设计不合理;扣压变形量小，使得钢丝增强层未能与接头形成防拔脱力;内胶层在扣压时被损坏等;
3.3 扣压处鼓泡，产生此类故障主要是因为扣压量过大导致钢丝层断裂，油液渗透到钢丝层以外引起表面胶管鼓泡;
3.4 软管加强层未锈蚀却出现不规则断丝现象。软管破裂，剥去外胶层未发现加强层钢丝生锈，但加强层长度方向出现不规则断丝，其主要原因是编织加强层的钢丝与钢丝之间有很多交叉点，当管内压力发生较大变化时，管径也随着压力变化而变化，这些交叉点也随着管径的变化而错动，钢丝之间相互摩擦。若软管受到高频冲击压力，交叉点发生频繁摩擦，导致钢丝磨断。对于常受高频冲击的软管，应选用钢丝缠绕骨架作为加强层;
3.5 软管破裂处钢丝卷曲，破口附近有明显缩颈现象，加强层钢丝松散。这种现象的原因是软管受到过分的拉伸，各层分离，降低了耐压强度。软管在高压油的作用下会发生长度收缩或伸长，一般伸缩量为常态下长度的-4%～+2%。若软管在安装时选得太短，工作时就受到很大的拉伸力，严重时会出现破裂或松脱等故障;另外，软管的跨度太大，则软管自重和管内液压油的重量会给软管一个较大的拉伸力，严重时也会发生此故障。解决办法：若是安装时拉得太紧，应更换加长的胶管总成;若是跨度太大，应增设中间支承。
4 故障措施
4.1 软管布置要尽量避免高温区域，远离发动机的排气管。必要时采用套管或隔热保护屏等装置，以免软管受热软化或变质。
4.2 软管必需交叉布置或在工作时有可能与机械表面发生摩擦的地方，应用管夹或套管等保护装置，以免磨损胶管外层。
4.3 软管必须弯曲布置时，弯曲半径不能过小，应大于9倍软管外径。胶管与接头连接处应有一段大于软管外径2倍的直线段。
4.4 软管安装应避免其处于拉紧状态，即使软管两端没有相对运动，也要保持软管松弛，张紧的软管在压力作用下会膨胀，强度降低。
4.5 安装过程中不要扭曲软管。软管受到轻微扭转就会降低其强度或使接头松脱，装配胶管时如果胶管与接头一起旋转发生扭曲应使用扳手保持胶管不转动。
4.6 软管如配置在关键部件上，应对其进行定期检查和更换。
5 高压胶管接头的安装注意事项
5.1 胶管在使用或存储中，均不能过度弯曲，更不能在根部弯曲，至少要在其直径的1.5倍处开始弯曲;
5.2 胶管安装在移动设备上时，应在任何工况下保持松弛;
5.3 应避免胶管扭转变形;
5.4 胶管尽可能远离热辐射构件，必要时装隔热板;
5.5 应避免胶管外表面损伤，如同构件表面的长期摩擦等;
5.6 长胶管的自重易引起过分变形，应有支托件支承。
6 结语
总之，液压胶管总成在液压传动系统中起着保压、连接、密封和输送液压油的作用，是液压传动系统的主要故障源，因此需要重视软管总成的接头扣压结构设计上的合理性。
参考文献：
[1]黎泉佐.浅谈机械液压系统中的故障类型与诊断对策[J].科技资讯，2016（36）.
[2]郑小东.常用工程机械液压系统的维护方法与措施[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2012（9）：323-324.
[3]张学礼.刍议工程机械液压系统的故障诊断措施[J].内燃机与配件，2017（8）：100-101.
（作者单位：大连捷瑞流体控制股份有限公司）