液压高压胶管扣压机改进设计

　　液压胶管扣压机是制造液压胶管接头的主要设备,它通过扣压接头外套,使接头外套、胶管和接头内芯成为一体,组成液压胶管接头总成,目前国内设计、制造或者由压力机改制而成的扣压机扣压力的确定都是凭经验、试验、类比等方法确定的,结果造成设备能力过剩,体积和重量过大等缺陷和不足。扣压过程中存在扣压质量不稳定、缩管效率较低、操作者易疲劳等不足之处。改进后的扣压机既节省了人力,又提高了扣压质量和缩管效率。

　　液压传动及控制系统是胶管扣压机的主要动力来源,通过液压传动及控制系统来实现扣压机的扣压过程。对现有的液压高压胶管扣压机机械结构及控制系统进行改进设计,能够大大地减化扣压机的总体结构,并力求使液压传动及控制系统尽量简单化。本文设计的液压高压胶管扣压机是利用液压传动原理进行工作的一种缩管机械,通过控制推力液压缸活塞杆的伸缩,带动内锥滑块的收缩与松开,实现对高压胶管接头的扣压。

　　一、液压高压胶管组合件扣压的基本原理

　　 (一)液压高压胶管组合件简化力学模型

　　胶管组合件扣压结构[1]一般由外套、胶管和芯管组成,胶管接头处漏油是指发生在外套、胶管、芯管连接部分的漏油现象,因此本文分析针对的是外套、胶管、芯管连接部分,即管尾部分的结构。如图1,由扣压前后示意图可以看出:高压胶管总成扣压的基本原理是外套在外力的作用下发生塑性变形,导致胶管的内胶层和芯管的外壁紧密贴合,从而完成对胶管内部液体介质的密封。

　　本文为方便分析把胶管这种由钢丝编织层和橡胶层构成的复合材料假设成真有理想流体性质的材料,即忽略了胶管本身给组合件带来的附加应力,图2中,p2为扣压机作用在外套上的环形均布载荷,p 1为橡胶胶管的外壁对外套内壁的环形均布载荷,p为芯管外壁受到的环形均布的载荷,则有p=p1。这样可以根据组合件的受力分析图把芯管和外套这两个零件分别建立简化受力模型。芯管的受力简化为只受外部均布载荷作用厚壁的圆筒的模型;外套的受力简化为既受内壁上均布载荷作用又受外壁上均布载荷作用的厚壁圆筒的模型。

　　 (二)液压高压胶管扣压机设计

　　如图3,液压高压胶管扣压机由泵站、液压缸、扣压装置、导向机构、控制系统和支撑架几部分组成。该机由1台与75 kW电机匹配的XRB2B型乳化液泵将电能转换为泵的液压能,然后将压力油输入液压缸,使液压缸伸缩作为扣压的动力。液压缸活塞杆通过导向机构与扣压机的内锥滑块相连接,双锥面,整体分瓣,弹性结构式的扣压模固定在连杆之间的中心位置上。当液压缸活塞杆伸出时,带动扣压机内锥滑块前移,将扣压模夹紧,即扣压胶管;当液压缸活塞杆缩回时,带动扣压机内锥滑块,将外锥滑块松开,完成胶管的扣压。工作时,液压系统的高压液体从左边的进油口进入活塞腔,推动活塞杆3向外伸出,通过推杆5使内锥滑块6的内锥面压迫外锥滑块7的外锥面,使模具弹性径向收缩,压缩金属接头与液压胶管相连接。反向由右边进油口供液时,活塞杆回缩,锥套解除对模具压缩,模具弹性恢复,完成胶管接头的一个压接循环。为了满足对所有不同规格高压胶管的扣压和便于更换扣压模具,扣压模具设计制作成系列模具,其结构形式和相关尺寸相同,只是扣压的直径不同。这样,只要更换不同型号的扣压模具,便可实现对所有不同规格高压胶管的扣压。扣压机扣压量的大小直接影响着胶管与接头之间的密封性能、抗拔脱强力和使用寿命。扣压量选择的依据,应根据胶管的结构特点、管壁的厚薄、内层胶的力学性能和接头的结构型式等多种因素综合考虑。扣压量和扣压力计算由式(1)和式(2)确定。