液壓軟管選型設計與故障分析
2023-04-09 14:45:37
液壓傳動主要是利用液體的壓力能來傳遞能量，而(ér)壓力(lì)能的傳遞離不(bù)開各種橡膠軟管，橡膠軟(ruǎn)管根據標準，壓力(lì)👆，溫度，介質的不同(tóng)分(fēn)成(chéng)很多種類，它的選(xuǎn)型和設計既要了解係統的(dí)設(shè)計需求😥，還需要了解軟(ruǎn)管和接(jiē)頭製造商的產品信息，比較復(fù)雜且(qiě)容(róng)易出問題，本文(wén)主要研究液壓(yā)軟管的(dí)設計選(xuǎn)型方法(fǎ)，常見的液壓管路(lù)故障及其(qí)原(yuán)因。
1，液壓軟(ruǎn)管的選型設計
液壓係統的性能，設備及部件的使用壽命，成(chéng)本預算各項(xiàng)需求明確後，設(shè)計液壓係統所需(xū)要安裝(zhuāng)的(dí)液壓軟管總(zǒng)成🎳，一(yī)般包括尺寸🍷，溫度(dù)🖐，應用，介質和壓力5個要素💅。
1.1 尺(chǐ)寸(cùn)
液壓係統通(tōng)過傳遞不同壓力和流量流體來(lái)進行能量的(dí)傳遞。為了(liǎo)盡可能減(jiǎn)少壓力損失以(yǐ)及避免(miǎn)發(fā)熱(rè)過度引起的係統損傷(shāng)，軟管和接(jiē)頭的(dí)尺(chǐ)寸選(xuǎn)擇非常重要。管(guǎn)道的內徑d一般是按照流速來選取，即
式中，qv為(wéi)液體(tǐ)流(liú)量m3/s;v為流速m/s。
推薦流(liú)速(sù)：吸油管口取1~2m/s(一般取1m/s以下);壓(yā)力油管取(qǔ)3~6m/s(壓力(lì)高，管(guǎn)道(dào)短或者液壓油粘度小的情況下可以取大值，反(fǎn)之取小值，局部或者特殊(shū)情況下可(kě)取v≤10m/s);回油管取1.5~2.5m/s📐。
1.2 溫度
軟管選型(xíng)時應考慮(lǜ)軟管內部輸送的介質溫度以(yǐ)及軟管(guǎn)外部工作(zuò)環(huán)境的(dí)溫(wēn)度。選型時根據(jù)參(cān)數選擇溫度範(fàn)圍內的軟管。軟管工作環境的外(wài)部(bù)溫度(dù)影響軟管總成的使用(yòng)壽命(mìng)，在這種(zhǒng)工況下使用者需(xū)要增加管路(lù)的檢查(chá)頻次(cì)，如果(guǒ)發現軟管外膠層變脆或(huò)開裂，必須更換軟管或軟管總成。
高溫(wēn)高壓的綜合工況(kuàng)下🚰，軟(ruǎn)管的壽命(mìng)會大(dà)大縮短。此時應該(gāi)選擇外膠層耐高溫的管。選擇派克軟管中帶HT(High Temperature)標識或者(zhě)軟管代號末位是(shì)6的管子，如661HT，881HT，436，836等係列的軟管。
在低溫工況下，低溫會降低橡膠(jiāo)產品(pǐn)的柔軟性，在寒冷極端氣候(hòu)，深冷等工況下，選用軟(ruǎn)管(guǎn)一方麵需(xū)要做(zuò)好管(guǎn)路的保溫防寒(hán)措施，另一方麵選擇耐低溫(wēn)的(dí)軟管，如選擇派克(kè)帶LT(Low Temperature)標識的(dí)軟(ruǎn)管371LT，772LT等。
1.3 應用
應用部分比較直觀(guān)和易於選擇(zé)，如吸(xī)油，壓力和回油管路。在吸油回(huí)路(lù)中需(xū)要考慮耐負(fù)壓和真空工況的軟(ruǎn)管選擇🌔。空調及(jí)製冷係(xì)統的管路需要考慮介(jiè)質(zhì)溫度，介質腐蝕性等特性的軟(ruǎn)管產品。冶金及(jí)一些高溫明火工況中🛥，選擇耐高溫，防火外膠(jiāo)層或者在管(guǎn)路外增加防(fáng)火護套等(děng)。數控機床和加工設備中管(guǎn)路在拖鏈(liàn)中(zhōng)安(ān)裝，工作時不(bù)斷(duàn)地與周邊摩擦和接觸，選擇具有耐磨外膠層(céng)或者超耐(nài)磨橡膠的外膠(jiāo)層軟管(guǎn)產品。全麵考慮產品選型所(suǒ)涉及的各項綜合因素🀆，有助(zhù)於(yú)選擇正確的產品🔡，保(bǎo)證使(shǐ)用安全和產品使用(yòng)壽(shòu)命以及優化產品整體的使用(yòng)成本🀅。
1.4 介質
流體的介質兼容性，設計者(zhě)根據係統(tǒng)的流體介質選擇具有(yǒu)兼容性的軟管產品(pǐn)🗣，如介質是(shì)磷酸酯液壓油，選擇Parker軟管係(xì)列中尾數是(shì)4的軟管，內膠層一(yī)般是EPDM材質，如804，304，424，774等(děng)係列軟管。
1.5 壓力
軟管(guǎn)和接頭選型必(bì)須保證軟管的總成最大工作壓力≥係統的最大壓力🔤。係(xì)統的脈衝或峰值壓力必須小於(yú)軟管的最大工作(zuò)壓力。設計者在(zài)選型(xíng)設計時往往忽略軟管接頭的壓力適用範圍，從而造成係統故障，因為軟管總成的壓力範圍是由組成軟(ruǎn)管總成各部件中工作壓(yā)力最(zuì)小者所決定，所以軟(ruǎn)管(guǎn)總成選擇(zé)時，接(jiē)頭(tóu)，軟管的壓力的(dí)工(gōng)作壓(yā)力必須綜合考慮。
上(shàng)述(shù)介紹了液壓軟管設計需要綜合考慮的5方麵因素，其(qí)他因(yīn)素根據設計項目(mù)和需(xū)求不同涉(shè)及到的因素也不盡(jìn)相同。如(rú)選擇產品(pǐn)需要符合的標(biāo)準，產(chǎn)品認證(zhèng)🂾，螺(luó)紋密(mì)封和儲存(cún)等。
2 常(cháng)見故障及其原因
液(yè)壓軟管的正(zhèng)確設計選(xuǎn)型影響著整個係統的可靠性，安全性和正(zhèng)常工作。下麵對液壓管路經(jīng)常遇到的(dí)故障，引起故障(zhàng)的主要(yào)原因和應該采取的措施進行分析。
2.1 服(fú)務壽命
(1)現象：軟管爆裂，鋼絲增強層破壞並(bìng)暴露(lòu)在外麵，在外(wài)膠層失膠區域的鋼絲稍許(xǔ)的傾(qīng)斜🕩。
(2)原因：可能是反復循環的高壓脈衝或在(zài)軟管(guǎn)的同一(yī)地方(fāng)反復(fù)繞(rào)曲。
(3)措(cuò)施：根據工況和現場實際需求(qiú)更換軟管總成。
2.2 軟(ruǎn)管拔脫
(1)現象：接頭拔脫(tuō)和軟管分開。
(2)原因：軟管插入深(shēn)度沒有達到推薦值🏐。外(wài)套(tào)的所有(yǒu)齒(chǐ)必須全部扣壓(yā)在軟(ruǎn)管上(shàng)，外護套的最後一齒(chǐ)的夾持力占全部夾(jiā)持力的25%。
(3)措施🧁：更換軟管總成。根據軟管製造商推薦的插入深度(dù)在(zài)管上做好(hǎo)標記，然後將接頭(tóu)插(chā)入到(dào)標記處🌎。
2.3 裝配時內(nèi)膠層破(pò)壞
(1)症狀：接頭連接處附近(jìn)的軟管有裂縫(針(zhēn)孔或泄(xiè)漏)或(huò)外膠層起(qǐ)泡(pào)，爆裂處鋼絲有腐(fǔ)蝕現象但是表層沒有明(míng)顯的損壞。
(2)原因：在裝配時可能缺少必要的潤滑導致軟管的(dí)內膠層被切或(huò)者損壞，不正(zhèng)確的裝配導致水分進(jìn)入內部致(zhì)使鋼絲增強從(cóng)被腐蝕🏰。
(3)措施：查詢正確的裝配方式並更換軟管總成(chéng)。
2.4 軟管扭曲
(1)症狀：在扭曲區域軟管外層(céng)被損壞，鋼絲破壞。
(2)原(yuán)因：由於(yú)缺少必(bì)須要的潤(rùn)滑，在(zài)裝(zhuāng)配(pèi)接頭時軟管扭曲，不正確的安裝(zhuāng)可能引起軟管的扭曲。
(3)措施：正確(què)裝配，更換軟管總成，必要時利用管夾確保軟管(guǎn)安(ān)裝在同一平麵🖮。
2.5 軟管(guǎn)磨損
( 1 ) 症 狀 ：外 層(céng) 撕 裂 或 損壞，增強層有摩擦或腐蝕的跡象。
(2)原因💧：軟管與其他物體過度摩(mó)擦，也可能是尖角或托架損壞軟管。
(3)措施：更換軟管(guǎn)總成，使用(yòng)保護套或軟管護套(tào)，必(bì)要時(shí)重新布管或用管(guǎn)夾避免軟管和其他物體直接接觸🀑。
2.6 介質不兼容
( 1 ) 症 狀 🕄：內 膠 層 嚴 重 破(pò)壞，起腫(zhǒng)泡或分(fēn)層，甚至脫落👫。
(2)原因🕀：流體與內膠層材料(liào)不匹(pǐ)配和兼容。
2.7 橡膠老化
(1)症(zhèng)狀：內膠層出現裂紋但仍保持彈性💁，接頭連接部未見明顯裂紋🤎。
(2)原(yuán)因：由於軟管內部空氣太幹燥致(zhì)使內膠層老化。
(3)措施：更換(huàn)軟管(guǎn)總成，使用耐幹燥空氣的(dí)軟(ruǎn)管(guǎn)總成😾。
2.8 溫(wēn)度過高
(1)症狀(zhuàng)：環境溫度下軟管變硬，易碎和開(kāi)裂。外膠層有變幹和變(biàn)焦的跡象🐋。
(2)原(yuán)因：環境溫度超過軟管(guǎn)耐溫極限(xiàn)而逐(zhú)漸失去彈性，或(huò)軟管內部(bù)進入二(èr)氧化碳而發生氧(yǎng)化反應(yīng)，引(yǐn)起膠管硬化。
(3)措施：根據製造(zào)商(shāng)提供(gōng)的軟管應用(yòng)手冊，更換(huàn)耐(nài)高溫的軟管或加裝耐熱保護套。
2.9 溫度過(guò)低
(1)症狀：在使用(yòng)溫度下，內膠層或外膠(jiāo)層開裂(liè)但(dàn)保持(chí)柔軟和柔韌性(xìng)。
(2)原因：環境溫(wēn)度低於軟(ruǎn)管的最(zuì)低使用溫度(dù)。
(3)措(cuò)施：根據製造商產品手冊(cè)🥢，提高環境溫度或(huò)更換耐低溫的軟管。
2.10 壓力過高
(1)症狀：軟管爆裂，降低了壽命，爆裂時突(tū)然發生的，鋼絲和外膠層無(wú)磨損痕跡。
(2)原(yuán)因(yīn)：實際工作壓力超過軟(ruǎn)管的額(é)定(dìng)工作壓力。
(3)措施：調整係統的工(gōng)作壓(yā)力(lì)或(huò)更換壓力(lì)等級更高的軟管。
2.11 流速過(guò)高
(1)症狀💿：軟管泄漏，內胎有類(lèi)似(sì)被鑿的痕跡。
(2)原(yuán)因(yīn)🃞：由(yóu)於流速過高致(zhì)使內膠層磨(mó)損後穿孔泄漏，也可能(néng)是(shì)流體介(jiè)質(zhì)中含有微小顆粒而使得(dé)內膠層(céng)磨損。
(3)措(cuò)施(shī)：根據流量和(hé)介質更換軟管。
2.12 軟管安裝的彎(wān)曲半徑過小
(1)症狀：軟管在(zài)外膠層和接頭連接處斷裂。
(2)原因：軟管在接頭體上來回移動🕬，過度運(yùn)動(dòng)或者(zhě)軟管總(zǒng)成太短(duǎn)致使軟(ruǎn)管(guǎn)斷裂🎈，另一個原因(yīn)可能是軟管扣壓錯誤(wù)。
(3)措施(shī)：布管時盡量保(bǎo)證總成處於鬆弛狀態🚐，其(qí)直段最少保證2倍軟管(guǎn)外徑(jìng)🥙，加裝管夾避免軟管過(guò)度移(yí)動。選擇正(zhèng)確的扣(kòu)壓工具和軟(ruǎn)管扣壓機(jī)，便於(yú)現場維修。
本文通過(guò)介紹(shào)液壓軟管設計需(xū)要考慮的5個(gè)關鍵因素和設(shè)計選型不(bù)合理及(jí)軟(ruǎn)管布局或使用不(bù)當造成的12種故障，通過故障分析加深(shēn)對液壓軟管選型時的(dí)各(gè)項指標的認識。可以為液壓工程師和布(bù)管安裝提供借鑒，使液壓軟管產(chǎn)品的選擇和(hé)使用更加科學。
注🍍：本文由機哥整理自《中國高(gāo)新(xīn)科技》2019年53期，作(zuò)者王旭東，陳海(hǎi)花，王衛東等。轉載請注明(míng)出處(chǔ)。
