橡胶软管总成及接头设计

毕业论文
课 题 名 称 橡塑制品软管组合件及接头的设计
分 院/专 业 机械工程学院/机电电一体化技术
班
级 机电 1121
学
号 1101043231
学 生 姓 名 王栋栋
指导教师：
杨新春
2012 年 6 月 1 日

摘要
毕业设计（论文）报告纸
本论文是针对橡塑制品软管组合件及接头设计的讨论，主要讨论的是橡塑制品软管的生产 ┊
过程、橡塑制品软管的质量监测、橡塑制品软管组合件的设计、橡塑制品软管组合件的检测、橡 ┊
塑制品软管组合件的装配工艺和橡塑制品软管组合件接头的设计，对现有橡塑制品软管技术的进 ┊
一步完善，并由此做出了对未来几年橡塑制品软管组件新课题的展望。 ┊
在本次论文讨论中，对一些常见工艺流程进行了详细的说明。 ┊
本设计主要讨论了橡塑制品软管组合件装配的流程和胶管接头的设计，对胶管组合件的装 ┊
配流程、软管接头型号、接头适用区间和软管接头主要技术参数等做出了详细的说明。 ┊
┊ 关键词：橡塑制品软管组合件 胶管组合件装配 软管接头
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Abstract
毕业设计（论文）报告纸
This thesis is a rubber hose assembly and design of joint, mainly studies the production
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process
of rubber hose, rubber
hose, rubber hose
assembly quality
┊
monitoring design, rubber hose assembly detection, rubber hose assemblyprocess and
┊
rubber hose assembly joint design, the existing rubber hosefurther improvement of the
┊
technique, which has made the forecast to the new subject of rubber hose products over the
next few years. ┊
In this pasper, the main process is described in dteil. ┊
This design mainly studies the rubber hose assembly process and the rubber hose ┊
joint design, the hose assembly process, hose connectors, connector types applicable
┊
scope and hose fittings main technical parameters in detail.
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Keywords: rubber hose assembly hose connector
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毕业设计（论文）报告纸
目录
目 录 ....................................................................................................................................................... III
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第 1 章 绪论 ............................................................................................................................................. 1
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1.1 橡塑制品软管组合件及接头设计的新要求............................................................................. 1
┊
1.2 橡塑制品软管生产过程和接头设计标准 ................................................................................. 1
┊
1.3 橡塑制品软管组合件存在的问题............................................................................................. 2
┊
第 2 章 橡塑制品软管组合件的生产工艺 ............................................................................................. 3
┊
2.1 橡塑制品软管 ............................................................................................................................. 3
┊
2.2 各类汽车胶管的使用要求 ......................................................................................................... 4
┊
第 3 章 橡胶软管总成接头的设计 ....................................................................................................... 10
┊
3.1 橡胶软管接头的选用要求和设计依据 ................................................................................... 10
┊
3.2 低压橡胶软管接头的设计 ....................................................................................................... 10
┊
3.3 高压橡胶软管接头的设计 ....................................................................................................... 13
┊
3.4 金属接头材料的选择和加工方法 ........................................................................................... 14
┊
第 4 章 软管组合件组件的装配 ........................................................................................................... 16
装
4.1 胶管组件的装配要求 ............................................................................................................... 16
┊
4.2 软管组合件生产工艺流程图 ................................................................................................... 18
┊
4.3 软管组合件生产工艺过程 ....................................................................................................... 18
┊
第 5 章 总结 ........................................................................................................................................... 22
┊
谢 辞 ....................................................................................................................................................... 23
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参考文献 ................................................................................................................................................. 24
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附 录 ....................................................................................................................................................... 25
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III
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第 1 章 绪论
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1.1 橡塑制品软管组合件及接头设计的新要求
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橡塑制品制动软管组合件或离合器软管组合件是汽车制造业中不可或缺的，在传送制动力和
┊
工作压力中起着重要的作用，而接头是组合件的重要零件，担负着汽车制动系统和汽车离合系统
┊
零件连接作用。随着我国交通运输的不断发展，道路情况的不断提高，汽车制造业的蓬勃发展，
┊
对车用橡塑制品软管组合件及接头的使用要求有了进一步的提高，汽车制造业对其制定了非常规
┊
范的的组件标准，特别是对组合件的拉伸强度、破裂、疲劳、脉冲等性能有了更细致的要求，为
┊
了满足汽车制造业发展的要求，设计了新结构软管组合件、接头和离合器软管组合件，接头。
┊
1）从本课题的要求来看，现有的汽车用软管，随着我国交通运输的不断发展，道路情况的
┊
不断提高，汽车制造业的蓬勃发展，对车用橡塑制品软管组合件及接头的使用要求有了进一步的
┊
提高，已不能满足汽车行业对汽车用橡塑制品软管的使用要求。
┊
2） 随着我国交通运输的向前发展，道路质量越来越好，汽车产业的快速发展，对车用橡塑
┊
制品软管组合件及接头的使用要求有了进一步的提高，新结构软管组合件已成为橡塑制品软管组
┊
合件及接头设计新的课题。
┊
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1.2 橡塑制品软管生产过程和接头设计标准
┊
1）橡塑制品软管生产过程
┊
橡塑制品管的生产流程比较繁琐，型号颇多，在这里只对管内夹纺织线的橡塑制品管的生产
┊
流程加以说明。
┊
第一步：冲成橡塑制品管的外管。这一步和第一步类似，由纺织设备编好线的胶管内管经过 T 型
┊
设备头进入橡塑制品生产设备，从 T 型设备头的另一侧出来是包裹好的橡塑制品管毛坯。
订
第二步：经过传送。起传输运送功能。
┊
第三步：橡塑制品生产设备冲成。经过炼制的橡塑制品原料已成长带状。经过橡塑制品冲成设备
┊
的冲成成型可生产出胶管的内孔，完成胶管内孔的尺寸。
┊
第四步：纺织编线。由传送设备传送过来的胶管内管，经过纺织设备的编线。由出管口输送到下
┊
一环节。根据胶管的受压能力可改变纺织的密度。
┊
第五步：传送。这一步和第三步一样。
线
第六步：橡塑制品经过密封炼制和开炼。使得橡塑制品原胶和辅料经过密封炼制和开炼以后充分
┊
融合。使胶管的质量更好，增大了胶管表面的美观。第七步：牵引传输。
┊
第八步：降温防护。传送传输过来的成品毛坯过水冷却，然后经过防护液。
┊
第九步：设备械切管。这一步是把泡过隔离液的胶管牵引至切管系统。预先设置尺寸进行设备械
┊
┊
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毕业设计（论文）报告纸
裁管。
第十步：装芯。装芯定型。
第十一步：高压硫化。把穿好芯的胶管投进高压硫化罐进行硫化。
第十二步：去除胶管内部线芯。
┊
第十三步：橡塑制品管成型。
┊
2）接头设计要满足的条件：在正常使用中正确选择和设计接头要满足下列几点。
┊
a:工作压力的区间和环境温度
┊
b:工作的溶液液体介质型号和环境温度
┊
c:工作的现场情况
┊
根据以上要求，就可以确定胶管接头的具体结构，管件型号，链接方法和密封形式，以及接
┊
头的制造方法和软管组合件的装配方法等基本要求。
┊
1.3 橡塑制品软管组合件中的不足
┊ 现在我们国家采用不等径铆合方式对制动软管或离合器软管组合件铆合，接头的衬心还没
┊ 有凹槽，在做爆破实验时容易出现接头脱落，组合件拉伸长度不够，在做弯曲变形疲劳实验时会
┊ 产生因铆合而引起损坏的状况；接头连接安装在制动软管上，在做高低温冲压试验时组合件易出
┊ 现接头脱落，接头铆合处破损等现象。因此现有铆合方式和接头结构从在组合件拉伸长度不够，
┊ 高低温脉冲时易出现接头脱落、接头铆合处损坏等问题。
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第 2 章 橡塑制品软管组合件的生产工艺
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┊
2.1 橡塑制品软管
┊
1）橡塑制品管的生产流程
┊
橡塑制品管的生产流程比较繁琐，型号很多，在这里只对管内夹纺织线的橡塑制品管的生产
┊
流程加以介绍。
┊
第一步：橡塑制品经过密封炼制和开炼。这时橡塑制品原胶和辅料经过密封炼制和开炼以后得到
┊
充分的接触。有效提高了胶管的质量和表面美观。
┊
第二步：橡塑制品冲成设备冲成。经过开炼的橡塑制品原料已成块形。经过橡塑制品冲成设备的
┊
冲成成型可生产出胶管的内管，使胶管内管的尺寸成型。
┊
第三步：经过牵引。起传输运送功能。
┊
第四步：纺织编线。由牵引设备牵引过来的胶管内管，经过纺织设备的编线。由出管口输送到下
┊
一环节。根据胶管的承受压力可调节纺织的密度。
┊
第五步：牵引。这一步和第三步一样。
装
第六步：加工橡塑制品管的外管。，由纺织设备编好线的胶管内管经过 T 型设备头进入橡塑制品
┊
冲成设备，从 T 型设备头的另一侧出来是包裹好的橡塑制品管毛坯。
┊
第七步：牵引传输。
┊
第八步：降温隔离。这由牵引过来的半成品过水降温，然后经过防护液。
┊
第九步：设备械切管。这一步是把泡过隔离液的胶管传送至切管系统。预先确定好长度进行设备
┊
械截断。
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第十步：装芯。装芯定型。
┊
第十一步：完成高压力硫化。把穿好芯的胶管放入硫化装置进行硫化。
┊
第十二步：去除胶管的芯线。
┊
第十三步：胶管成型。
┊
2）橡塑制品软管的质量监测
┊
在汽车中胶管用来传输各种液体介质，包括燃油，润滑油，制冷剂和水等。胶管安装在汽车
线
内，在汽车行驶条件下要长期经受各种因素的影响（震动、气候、温度、输送溶液的渗透）。为
┊
了生产和开发出满足实际使用要求的胶管组件，高规格的技术要求和检测胶管的应用情况将成为
┊
一项十分重要的工作
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2.2 各类汽车软管的使用要求
毕业设计（论文）报告纸
汽车胶管必须具有一定的韧性和柔软度，一定的耐高低温、压力、气候、输送溶液及抗震的
能力。汽车胶管可分为空调胶管，燃油胶管，冷却管，制动胶管，动力转向管和空气输送管等，
不同用途的胶管有不同的使用要求，表 1 是各类胶管的使用要求和常用的一些检测方法。 ┊
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┊ 1）胶管原料的检验方法
┊ 常用的胶管的材料性能检测有弯曲永久变形，拉伸性能，臭氧老化，硬度，粘着强度，，空
┊ 气老化，撕裂强度，压缩永久变形和耐溶液性能低温性能，金属腐蚀性和渗透性等，通常内层胶
┊ 要按抗热性和传输溶液的能力选择，外胶层需抗高温，抗臭氧和与内胶管粘合性强。试验一般通
线 过试纸进行检测，达到对胶管质量的控制。取样规定要在成品胶管上进行，而且在进行材料的耐
┊ 久性评价时，要在使用时间较长的胶管上取样进行检测。由于胶管使用的情况不同，选用的这些
┊ 常规物性检测也有不同于其他橡塑制品制品的地方，如进行弯曲永久变形测量时，作为一种器壁
┊ 材料常需进行渗透性检测，橡塑制品管会和金属管接头接触，所以还需要进行金属腐蚀检测。胶
┊
┊
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管通常用来输送各种溶液，所以耐渗透性检测是一项重要的材料检测项目，耐渗透性检测常用商
用标准或参考溶液，因为这样更接近使用条件。
常用的标准或参考溶液有以下几类：
a：配制检测用油：用异辛烷和甲苯配制，甲苯越多，芳香烃含量越高，溶胀效果就越大。常
┊
用的 C 溶液的异辛烷和甲苯的配比为 50/50，可产生车用高芳香汽油的效果。溶液 B C D 模拟各
┊
类膨胀效果的商用汽油，F 为标准柴油，由直链烷烃和甲基萘组成，膨胀效果低于 B。有的标准
┊
用 90/10 的 3 号油/对二甲苯做标准柴油。另外 G H I K 是四种含醇的燃油（含氧燃油），由不
┊
同比例的异辛烷、甲苯、甲醇、乙醇、二异丁烯和水配置而成，德国的 FAM-1 和 FAM-2 就是类似
┊
的参考燃油。而标准的氧化燃油就是加入叔丁基过氧化氢，过氧化指数为 90 的参考燃油。
┊
b：标准矿物油：高粘度的石油基油品，其苯胺点越高，溶胀能力越低。1 号标准油的苯胺点
┊
最高，是一种低体积增量油，更接近高粘度润滑油。2 号油苯胺点居中，是一种中体积增量油。3
┊
号油苯胺点最低，是高体积增量油，与液压油相似。新增的 IRM902 和 IRM903，分别和 2 号 3 号
┊
油接近。
┊
c：工作溶液：实际使用的溶液通常会加入许多化学添加剂，比如设备油中就是基础油中加入
┊
了 5~25%添加剂，所以选用了 3 种有代表性的工作溶液，即 101 模拟二酯型润滑油，102 为 1 号
┊
标准油加 5%的烃类防腐剂，用来模拟某种高液压油，103 模拟飞设备使用的磷酸酯液压油。用
┊
50/50 的乙二醇/水混合液能产生发动设备降温液体的效果，用不同比例的水乙醇和增湿剂配置的
装
玻璃洗涤液也可算作一种工作溶液。
┊
2)常用的胶管检验方法
┊
大多数的国家都规定了一套橡塑制品通用检测标准检验各类橡塑制品管使用可靠性的方法，
┊
另外一些组件标准的专用检测橡塑制品的方法也被广泛采用。这些方法有：
┊
a：胶管数据量取，新的国标和国际标准增加了长度和测量点标志，规定了无接头橡塑制品管
┊
和有各种管接头的胶管长度的测量方法。
订
b：液压检测 验证压力检测：胶管组合件在验证压力下持续 45s-60s 是否产生泄漏，变形和
┊
破坏。承压变形检测：在低于验证压力的压力下静置 1 分钟，测量胶管的长度和外径变化及扭转
┊
角度和弯曲程度。
┊
爆破检测：测量在特定时间升压速度下，胶管发生爆破时的压力。
┊
泄漏检测：在略小于最小爆破压力的压力下保持 3min，反复一次，检查是否泄漏或破裂。由于检
┊
测通常用水，与实际使用溶液的粘度相比，常温下测定的破裂压力和渗漏压力可能稍低。（通常
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胶管设计的工作压力就是可供使用的最大压力，为了验证胶管牢固性进行的非破坏性检测的压力
┊
叫验证压力，通常为工作压力的 1.5—2 倍，胶管产生爆破时的压力称爆破压力，为工作压力的
┊
3—10 倍。）
┊
c：低温弯曲变形检测 低温刚性：将胶管固定在直径为胶管内径 12 倍的扭转轮上，在低于
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常温的环境下静置六个小时，在 12s 内扭转 180°时测得的扭矩与标准温度下扭矩的比值。
低温弯曲：胶管固定在直径为胶管内径 12 倍的扭转轮上，在低温下停放 24 小时后，在 10s 内扭
转 180°，检查内外胶层是否脆裂和破裂。
测量胶管低温脆性最简单的检测是将试样在低温下弯曲 90°，或将一段胶管冷冻后压缩 1/2 看是
┊
否脆裂，另外可以完成用一定重量的铁锤做自由落体运，在一定的高度下动冲击样品看样品是否
┊
会脆裂。
┊
d：弯曲检测 将胶管弯曲到一定程度后测量弯曲部分的最小外径和弯曲前的外径的比，钢
┊
球完成能力和在管内加压时的弯曲力。
┊
e：吸扁检测 在 1min 时间内将样品抽真空，保持 10min 后，让为胶管内径 0.9 倍钢珠滚过
┊
胶管，检查胶管的完成程度。还可以完成胶管外径的变化率来表现胶管的变形情况。
┊
f：内外层粘合强度检测 汽车胶管多为直径小于 50mm 的编织软管，通常用 10mm~20mm 的胶
┊
条，也有采用宽 25mm 的胶管段，呈 90°剥离，拉伸速度为 25mm/min。
┊
g：溶液壁透检测 在常压下，把胶管和装有一定实验溶液的容器相连，密封容器。水平放
┊
置检测装置，在相同的时间间隔后测量装置的重量变化，可以得到胶管的渗透速度。在检测溶液
┊
上施加 50kPa 的气压，在一定时间后卸压，测量溶液减少的体积。
┊
h：容积膨胀检测 胶管在正常的工作压力下不会发生明显的变形，容积膨胀的测量方法是将
┊
胶管连接到液压源上，另一端和测量胶管膨胀后溶液体积的量管相连。逐渐增加到胶管检测压力
装
使胶管膨胀，关闭液压源，打开与量管相连的阀门，溶液完成
┊
量管，这时就可以测得胶管的膨胀体积。
┊
i：盐雾检测 将软管组合件放在 35℃/ 5%氯化钠水溶液
┊
形成的盐雾中，恒温保持一定时间，检查接头是否有腐蚀现象。
┊
┊
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┊
3）胶管的耐久性检测
┊
胶管的耐久性本检测可以反应正常使用条件下的胶管的使
┊
用寿命，一般常用的有下列五种方法。
┊
a：热空气老化 胶管放置在较高温度下，经过一时间，监测教管的各项使用性能。或将胶
┊
管缠绕在一圆筒上，放置在较高温度下一短时间做拉伸检测，检查胶管的开裂情况。
线
b:溶液的老化检测 溶液溶液流过胶管会使胶管内层以及胶管加强编织物和胶管材料添加
┊
剂产生化学反应，所以完成空气老化和拉伸检测是不能充分反映教管的耐久性的，最理想的实验
┊
就是模拟教官的中场使用环境来考察教官的耐久性，大量的胶管检测，完成在胶管内密封溶液溶
┊
液做空气老化检测，如物理性能，耐压性能，低温性能和真空性能等的变化。相关国家标准中规
┊
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毕业设计（论文）报告纸
定燃油胶管在六十摄氏度下静置 1000h，测定胶管的吸扁性，弯曲性，耐臭氧性，爆破压力，粘
合强度和低温弯曲变形性的方法。
c:气候循环条件下的老化检测 循环老化是一种多因素影响，接近实际使用环境的加速老化
方式，可以使用现有设备，进行单项老化检测或者在多因素影响下的老化实验，这些因素包括氧，
┊
热，臭氧，紫外光，湿气和其他溶液以及动态拉伸等。在有关标准下按一定时间循环改变温度和
┊
湿度进行老化检测，测量胶管各项使用性能和外观变化。
┊
d:疲劳寿命检测 胶管在使用中会长期保持设备械振动、溶液溶液渗透和环境因素的影响，
┊
测量疲劳寿命的方法有以下三种：
┊
回转疲劳检测：扒衣族胶管固定在相互平行的水平杆上，胶管的一端固定在固定杆上，另一
┊
端固定在可动杆上，可动杆固定在转盘上，转盘以 800r/min 的转速带动胶管的一端在垂直方向
┊
作圆形回转，密封可动杆一端的接头，非动端与液压源相连，增加一定的压力，测的胶管发生泄
┊
漏和破裂的时间。
┊
无弯曲变形液压脉冲检测：将胶管弯曲一定的角度，按胶管使用状况施加一定的溶液压力，
┊
统计胶管发生泄漏和破裂的次数。伴随弯曲变形振动的液压脉冲检测 同时进行脉冲压力和周期
┊
弯曲变形，包括适于橡塑制品塑料软管组合件的弯曲变形液压脉冲检测（半 Ω 检测）和适于钢
┊
丝增强的橡塑制品塑料软管组合件的弯曲变形液压脉冲检测，两者的不同在于可动端的安装方
┊
式。液压脉冲检测在一点五倍的工作压力下进行。评价胶管的耐久性时，可以根据具体要求改变
装
温度和压力来进行检测。
┊
e:胶管臭氧老化检测 静态拉伸条件下的检测是将胶管裁成长条试样弯成圆环或拉伸 20%，
┊
或者将胶管固定在能使胶管拉伸 120%的圆柱体上，也可以将胶管弯曲成环固定在直径为胶管内径
┊
120%芯轴上，在规定的臭氧浓度下放置一段时间，观察胶管的龟裂情况。大气中进行的老化检测
┊
是低浓度的臭氧氧化检测，访法和次近似。在制动软管的检测中，还可以将胶管的一端固定，另
┊
一端以 0.3Hz 的频率相对固定端运动，一定时间后检查胶管龟裂情况。（通常检测选用的臭氧浓
订
度为 25~200pphm。橡塑制品耐臭氧能力可分三个等级： 50~500pphm 天然胶，丁腈胶，丁苯胶，
┊
顺丁胶和异戊胶。
┊
4）胶管性能检测的新课题
┊
随着汽车业的不断发展，研发适用于新的汽车技术的胶管成为了新的课题：
┊
a：汽车内环境的改变。如发动机的内部改变，涡轮增压器和电喷装置的使用，采用了高压
┊
泵的动力转向系统，都有效增加了胶管所承受的压力和温度。橡塑制品的粘弹性和液压粘性会随
线
温度发生变化，需要测定不同温度下的泄漏压力和爆破压力；在高温和高压的环境下，溶液的渗
┊
透性会急速升高，需要进行高温和受压条件的渗透检测；还有些标准也增加了在高低温下测定吸
┊
扁性能和弯曲性能的项目。
┊
b: 新型油液的使用。传统液压溶液在添加化学添加剂的情况下其性能会得到提升，这会严
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重影响橡塑制品材料以及橡塑制品材料的添加物，因此注意添加剂对耐溶液检测结果的影响，所
以选择合适的溶液检测度检测的可靠性很重要。高温情况下添加剂中的金属防腐几乎和软管材料
发生化学反应产生沉积物，这会堵塞散热器毛细管道，同时由于金属连接件和 EPDM 胶料中炭黑
发生电化学反应使胶管破裂，研发新型冷却设备一定要考虑其成分对胶管材料的影响。
┊
c:环保要求。补偿无铅汽油辛烷值降低的办法是使用氧化燃油和含氧燃油，氧化燃油中的氧
┊
化设备会破坏胶管的性能，讨论这种影响需掌握配置和使用氧化燃油进行检测的技术胶管中的溶
┊
液对胶管的渗透以及胶管材料中物质的抽出也会对实验造成影响，所以许多组件要进行渗透检
┊
测，清洁度测定和燃油抽出物（或耐久性检测回收的产物）数量和成分的分析以及观察燃油中在
┊
铜片上的沉积。
┊
5)胶管热寿命的推算
┊
使用安全是现代汽车需要解决的重要问题，汽车部件需要定期更换和及时保养，这时胶管的
┊
使用寿命就成了新的检测项目。
┊
热化学反应 tC 随温度的变化可用以下直线方程表示橡塑制品材料的使用寿命
┊
lgtC=a+b/Ta=lg（1/AlnP0/PC）） b=Ulge/R P0 为老化前的性能，PC 为性能临界值，U 为活化
┊
能，A 和 R 为常数，用检测的方法确定系数 a 和 b 后就可推算材料和制品的寿命。
┊
a:确定胶管失效模式，特性参数和临界值。胶管的失效往往是应为破裂、接头脱落和空气老
┊
化，如果胶管是在内部压力下管壁破裂产生泄漏而失效时，可选择与耐压性相关的胶管物理性能
装
参数，如增强织物的强度或胶管的强度，爆破压力等，分析确定这些特性参数的临界值 Pc，如组
┊
件技术规范规定的最小爆破压力，最小拉伸强度等。
┊
b:确定不同温度下达到性能临界值的时间。至少在三个温度条件下，进行不同时间的性能测
┊
试，划出性能变化的动力学曲线（图 1），建立合适的曲线或直线方程后，代入特性临界值求出
┊
相应的寿命 tC，简单的方法是在图上完成临界值划一条与时间平行的直线与各动力学曲线相交，
┊
求出各温度下达到性能临界值的时间 t1 t2 t3。
订
c：绘制 lgt~1/T 曲线。用回归分析的方法求出推算寿命的直线方程中的系数 a 和 b，也可用
┊
作图法画出寿命~1/T 曲线（图 2）。
┊
d：确定实际车辆使用条件下的等效温度。由于在实际车辆使用条件下的受热环境会随行驶
┊
情况和季节等因素的影响，按以上方程推算胶管寿命时需将波动的温度环境转换为等效温度，等
┊
效温度就是在一定期间内受到波动温度环境影响时组件的寿命和在恒定温度下的寿命相同的温
┊
度。等效温度要按照模拟实际行使条件温度波动环境，用所谓 Minor 法则来计算。
线
e:推算胶管热寿命。用推算热寿命的直线方程或在寿命~1/T 曲线上按模拟实际行驶条件下的
┊
等效温度求得寿命。
┊
以上推算的基础是假定由热化学反应引起的老化变质决定胶管寿命的，并且需要正确选定失
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效模型和特性参数。
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图 1 不同温度下的性能曲线
图 2 1/T 性能曲线
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装
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订
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线
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第 3 章 橡胶软管总成接头的设计
3.1 橡胶软管接头的选用要求和设计依据
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1) 在实际应用中正确选择和设计胶管接头一般应考虑如下几点。
┊
a：胶管的使用情况
┊
工作压力的区间和工作情况
┊
工作的溶液型号和环境温度
┊
工作的环境情况和环境温度
┊
b：胶管的安装部位，相应的连接形式和密封形式
┊
c：胶管的规格和最小弯曲半径
┊
d：胶管的结构型式和材料
┊
e：设备维修，更换管路的难易程度
┊
f：对软管及接头安全可靠程度的要求
┊
g:制造工艺的可靠性及经济性
┊
根据以上要求，就可以确定胶管接头的结构形式，材质的品种，链接形式和密封形式，以及
┊
接头的制造方法和软管组合件的装配方法等基本要求。
装
3.2 低压橡胶软管接头的设计
┊
┊
1)低压胶管接头通常结构形式比较，通过把接头装配在橡塑制品管上加以固定就可以使用
┊
了，低压胶管接头设计的重要性在于管芯表面几何形状和尺寸要求，设计时应注意以下几点:
┊
a：使胶管和接头的连接有很好的牢固性，以抵抗管芯在胶管使用压力下所受到的轴向推
┊
力
订
b：使胶管和接头保持很好的密封性，防止输送溶液渗透的问题。
┊
c：接头和使用部位的连接和密封，需要简单方便，牢固可靠。
┊
2) 根据以上要求低压用胶管接头可按以下几种进行设计
┊
a：锯齿形接头 锯齿形接头是软管装配中常见的一种，如图 3 所示，锯的斜边与轴线之
┊
间的夹角一般以 20 度为宜，锯齿的短边与轴线垂直。锯齿的高度，长度可按表一选取。
┊
至于齿数和总长则应根据胶管使用压力和管径大小确定。通常使用压力较低（或在恒
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压下使用），管径较小时，齿数较少，长度较短。反之，齿数与长度均应适当增加。
┊
一般接头插入胶管内长度可按下列关系选取。
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A:锯齿形接头
B:波浪形接头
┊
图3
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表一 锯齿形接头芯管主要尺寸
单位：mm
┊
胶管内径 D d0
d
R
L1
L2
┊
小于 5
d0=D
d=D+0.2
0.2
4~5
4~5
┊
6~10
d0=D
d=D+1.0
0.2
5~7
5~8
┊ 12~25
d0=D
d=D+1.5
0.3
8~10
5~10
┊ 32~38
d0=D
d=D+2.0
0.5
10~15
8~12
┊
大于 50
d0=D
d=D+3.0
1.0
20~30
15~20
装 接头长度：胶管内径=4:1~1.5:1 胶管内径小于 25mm 的选 4:1,大于 25mm 可选渐向 1.5:1 接近
┊ b:波浪形接头 波浪形接头适用管径在 75mm~13mm 各种低压规格的胶管。为了增加胶管接头
┊ 之间的密封性能和连接强度，接头表面加工成波浪形（如图 3）波峰的最大直径稍大于胶管内径。
┊ 波浪的峰值取决于胶管的内径和工作压力。管径较小、工作压力较低时可选用一个峰值，管径较
┊ 大工作压力较高的可选用 2~3 个波峰，波浪形接头可用设备械切削的加工方法制成，也可采用薄
┊ 壁金属管挤压的方法制成。接头的各部位尺寸可按表 2 选取，接头插入胶管内的尺寸一般小于
订 20mm，随着教官的内径增加，长度应相应增加。接头的表面必须加工的光滑，以防止损伤胶管的
┊ 内胶层。
┊ 表二 波浪形接头芯管主要尺寸 单位：mm
┊
┊ 胶管内径 D d0
┊ 小于 5
d0=D
线 6~D
d0=D
┊
12~25 ┊
d0=D
d d=D+0.5 d=D+1.0 d=D+1.5
胶管内径 D 32~38 大于 50
d0 d0=D d0=D
d d=D+2.0 d=D+3.0
┊ c：凹槽型接头 管径较大、管壁较厚、管径不易扩张的低压胶管可采用凹槽型接头，凹槽的
┊
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形状可制成矩形、梯形、三角形、圆弧形（如图 4），接头的外径基本上等于胶管的内径，凹槽
的深度可根据胶管内胶层的厚度和硬度决定，内胶层较厚，硬度较低的胶管，凹槽可以深些，反
之应浅些。一般在 1~3mm 间选取。凹槽的宽度根据管径的大小在 2.5~5.0mm 之间选取。为防止内
胶层损伤，凹槽两端的肩部加工成 R0.3~R0.5mm 的圆弧倒角。三角形凹槽的底部应加工成小于
┊
R0.5 的圆角，以防止应力集中影响接头的设备械强度接头的长度按管径的 1.5~2 倍选取。槽数可
┊
在 3~5 个之间选取。
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┊
┊
┊
┊
┊
图 4 接头管芯（a:矩形槽 b:梯形槽 c:圆弧形槽 d：三角形槽）
装
d：凸筋形胶管接头 凸筋形胶管接头多用于大口径的输水胶管、输油胶管、汽车用水管及某
┊
些输送固体物料的胶管。接头的结构比较简单（如图 4）接头表面有 1~3 条凸筋，凸筋高度为
┊
1~16mm，宽度为 1~20mm，凸筋条数和尺寸根据胶管的规格选定。管径大的接头，凸筋数应适当增
┊
加，反之可减少。这种接头可用整体铸造和整体冲压制成，也可用焊接的方法把凸筋和钢管焊接
┊
成一个整体再经设备机械械加工制成。接头连接部分的形状和尺寸根据胶管使用时的连接方式和
┊
密封形式确定这种街头的连接方式和密封形式普遍采用法兰结构，也可根据需要制成其他形式。
订
e：扣压式低压胶管接头 一般内径小于 19mm 的小规格编织（缠绕）胶管，较普遍的使用一
┊
种简易的扣压接头。这种接头由芯管和薄金属外头组成（如图 5）。芯管一般采用金属材料设备
┊
械加工制成，也可直接选用相同规格的金属管（黄铜、紫铜管、钢管）。芯管可根据实际需要采
┊
用上述的锯齿形、波浪形 2、凹槽形或双凸筋形等。外套普遍采用浇薄的金属冲压加工成型。将
┊
接头、胶管和外套组装以后，在扣压设备上扣压连接。这类接头多用于汽车制动胶管，空调胶管，
┊
柴油设备油管和灭火器胶管等。
线
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图 5 凸筋形接头
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3.3 高压橡胶软管接头的设计
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高压胶管的工作一般为 6.9~31.4Mpa，而超高压胶管的工作压力则普遍在 31.4Mpa 以上。为
┊
保证胶管在高压或超高压条加下具有良好的工作性能，胶管接头的设计、制造、装配工艺等都是
┊
很重要的技术关键。
┊
1)高压橡胶软管接头的分类
┊
高压胶管接头的形式通常以装配方式区分，扣压式（不可拆卸）和装配式（可拆卸式）两种。
┊
扣压式高压胶管接头由芯管、外套和连接件组成，有些接头的连接件与芯管合为一体，使接头只
┊
有芯管和外套组成。将接头组合件和胶管装配以后，在专用的胶管接头扣压设备上进行扣压，使
┊
接头组合件和胶管成为一个牢固的整体。这种接头与装配式的接头比较，具有体积小、重量轻、
装
是有可靠、生产效率高和成本低的优点，但金属接头不能重复使用，还需要专用扣压、装配设备。
┊
装配式接头是由芯管、外套和连接件组成的。但是，由于其装配方式与扣压式接头不同，所以这
┊
种形式的接头在芯管和外套的结构上是特殊的。装配时，首先将外套装到胶管上，然后将带有螺
┊
纹和锥度的芯管再有轴向推力的条件下装在胶管内，并使芯管和外套相互配合的螺纹连接在一
┊
起。这种接头的优点主要便于在使用现场随时使用手动工具装拆和更换，金属接头可以重复使用。
┊
但和扣压式接头比较。胶管与接头的密封性和可靠程度较差，接头装配的劳动强度较大。生产效
订
率地，不能很好地把握胶管的收缩情况。
┊
2)扣压式接头的设计
┊
扣压式接头设计的重点在于芯管和外套的设计，连接部分则可根据使用要求和密封形式适当
┊
选择。
┊
a：外套 图 6 是应用较多的一种扣压式接头的外套，外表面为光滑的圆柱体，内表面为带有
┊
一定数量的锯齿形沟槽。锯齿的短边与轴线垂直，斜边与轴线的夹角为 25°~45°，每一个锯齿
线
之间为一个矩形槽，锯齿的顶端为 1~2mm 宽的平面。这种外套在扣压后，锯齿直接和胶管的钢丝
┊
层接触，在扣押时产生的压力的影响，使胶管的壁厚在外套和芯管之间挤压，则钢丝层和内胶层
┊
被挤压成波浪形，进入外套的锯齿形沟槽，从而使胶管的接头获得应有的抗拔脱力。锯齿的数量
┊
和沟槽的深度与所承受的工作压力和所有的胶管的规格、结构。骨架层层数、胶管壁厚的、内胶
┊
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层的物理性能等有密切的关系，根据不同的需要进行选择。一般内槽的个数，以液压管的中间规
格来说，150Mpa 以内的爆破压力用四个，100Mpa 以内用三个，50Mpa 以内的用两个就可以了。
b：芯管 如图 7 是扣压式接头的芯管。芯管装在胶管部分的长度（包括引入段和密封段），
根据胶管规格、结构、工作压力和内胶层确定。一般密封段的长度为胶管内径的 1.5~4 倍，内径
┊
大的胶管取低倍数，随着内径的减小而逐渐增加倍数。此外芯管装在胶管部分的长度还应与外套
┊
长度配合，一般在胶管扣压后应和外套等长。芯管的表面有锯齿形的沟槽，锯齿的短边和芯管的
┊
轴线垂直，斜边和轴线之间的夹角一般不超过 20°，锯齿的顶端为圆弧形或一段平面，但此平面
┊
与锯齿的短边所形成的夹角应为光滑的圆角，其圆角半径为 0.2~0.5mm，以防损伤胶管的内胶层。
┊
芯管表面粗糙度和夹角的圆滑程度是胶管制造中至关重要的问题，必须严格控制。一般芯管表面
┊
粗糙度在 12.5~6.3 之间。在芯管的设备加工中，用轮压法加工锯齿，不仅生产效率比车床加工
┊
高，而且尺寸精度和表面粗糙度也好，同时更有利于消除芯管表面的应力集中点，提高芯管的使
┊
用寿命。通常芯管的外径应稍大与胶管的内径，根据内径的不同可以在 0.5~1mm 之间选择。内径
┊
小的，芯管外径的尺寸应适当减小，内径大的，可适当增加，但最大不应超过 1mm。芯管表面锯
┊
齿形沟槽的深度根据内胶层的厚度选定，一般应为厚度的 12％~14％，为 0.3~0.5mm。对于内径
┊
较大、内胶层较厚的胶管，沟槽深度还可以适当增大，但一定要让接头扣压后，内胶层能完全充
┊
满沟槽有不产生裂口为限。
┊
c：接头的连接、密封形式和连接件有各种各样的，而且大多数形成了标准化和系列化，其
装
中以螺母连接最为广泛。在此不再赘述。
┊
┊
┊
┊
┊
订
┊
┊
管套
管芯
┊
图6
┊
┊
3.4 金属接头材料的选择和加工方法
线
胶管接头的金属材料有多种，如铝合金、钢、铜合金，不锈钢、黄铜、等。其中，用于管接
┊
头的外套、芯管和连接件的材料主要是刚和黄铜。在选择材料时，应考虑它的机械强度，以及胶
┊
管的使用要求及输送介质特性。通常情况下，胶管接头大多使用优质碳素结构钢。外套一般采用
┊
10、15 和 20 号钢。金属接头按形式和用途的不同可以分为以下几种加工工艺方法。
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1)金属切削
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图7
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胶管接头的金属切削主要是车削。根据材料的不同和胶管接头类型的不同，还需要一些铺助
┊
的切削和加工工艺，如铣加工，磨加工等。
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2)少无切削
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为了提高金属材料的使用，节省原材料，胶管接头在加工中，应经量减少金属切削量，采用
┊
金属薄片冲压成型，如芯管的沟槽采用辊压成型法。外螺纹用滚丝设备轧出成型，内螺纹用攻丝
┊
设备攻出成型。空调管和中、低压有关接头管芯，应采用金属管材，用锻部成型设备或模具成型
┊
芯管的密封段。
┊
3)热处理
┊
薄板的冲压套筒，在冲压过程中往往经过几次拉伸，为消除材料的内应力，使金相晶粒细化，
┊
消除和减少组织的不均匀性，并适当降低硬度提高塑性和韧性，一般在冲压后需要进行退火处理。
┊
胶管接头一般不需要热处理，只要选用合适的金属材料即可。但管接头的个别零件或特殊要求的
装
管接头有时需要对钢材在金属加工前后，进行淬火，退火或化学等的热处理。提高材料的品质，
┊
提高零件的使用寿命和安全性。
┊
4)接头金属件的表面处理
┊
胶管接头的外套。芯管和连接件除用不锈钢和黄铜等不易锈蚀的材料加工外，都需要进行表
┊
面处理，以防止锈蚀。常用的解决方法有镀锌处理；镀铬处理；发黑、发蓝处理；化学镀镍处理；
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阳极氧化处理等。
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第 4 章 软管组件的装配
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4.1 胶管组件的装配要求
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软管组件归类于机械配件，主要应用于矿业、设备动力传输等行业的液体介质传输，如矿物
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油、可溶性油、油水乳浊液、乙二醇水溶液及水等，不适用于比嘛油基和指基溶液。适用工作温
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度为-40～100℃。
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1）组件标识
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图7 ┊
组件标示举例：KJ4SP φ16—4000 表示四层钢丝缠绕中压软管组合件，快速接头结构，内 ┊
径 16mm，长度 4000mm
装
2）软管型别：2ST——二层钢丝编织增强软管
4SP——四层钢丝缠绕中压软管
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3）软管组合件常用的技术参数
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a:基本性能见表三。
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表三：软管基本性能参数
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