液壓傳動主要是利用液體的壓力能來傳遞能亮，而壓力能的傳遞離不開各種橡膠軟管，橡膠軟管根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、壓力、溫度、介質(zhì)的不同分成很多種類，它的選型和設(shè)計既要了解系統(tǒng)的設(shè)計需求，還需要了解軟管和接頭制造商的產(chǎn)品信息，比較復(fù)雜且容易出問題，本文主要研究液壓軟管的設(shè)計選型方法，常見的液壓管路故障及其原因。

1、液壓軟管的選型設(shè)計

液壓系統(tǒng)的性能、設(shè)備及部件的使用壽命、成本預(yù)算各項需求明確后，設(shè)計液壓系統(tǒng)所需要安裝的液壓軟管總成，一般包括尺寸、溫度、應(yīng)用、介質(zhì)和壓力5個要素。

1.1　尺寸

液壓系統(tǒng)通過傳遞不同壓力和流量流體來進行能亮的傳遞。為了盡可能減少壓力損失以及避免發(fā)熱過度引起的系統(tǒng)損傷，軟管和接頭的尺寸選擇非常重要。管道的內(nèi)徑d一般是按照流速來選取，即

式中，q_v為液體流量m³/s;v為流速m/s。

推薦流速：吸油管口取1~2m/s(一般取1m/s以下);壓力油管取3~6m/s(壓力高，管道短或者液壓油粘度小的情況下可以取大值，反之取小值，局部或者特殊情況下可取v≤10m/s);回油管取1.5~2.5m/s。

除應(yīng)用計算公式的方法外也可以根據(jù)管道的流量、流速、內(nèi)徑的關(guān)系計算圖進行連線選擇。

1.2　溫度

軟 管 選 型 時 應(yīng) 考 慮 軟 管 內(nèi)部輸送的介質(zhì)溫度以及軟管外部工作環(huán)境的溫度。一般制造商的產(chǎn) 品 目 錄 提 供 產(chǎn) 品 的 工 作 溫 度 范圍，選型時根據(jù)參數(shù)選擇溫度范圍內(nèi)的軟管。軟管工作環(huán)境的外部溫度影響軟管總成的使用壽命，在這種工況下使用者需要增加管路的檢查頻次，如果發(fā)現(xiàn)軟管外膠層變脆或開裂，必須更換軟管或軟管總成。

高溫高壓的綜合工況下，軟管的壽命會大大縮短。此時應(yīng)該選擇外膠層耐高溫的管。選擇派克軟管中帶HT(High Temperature)標(biāo)識或者軟管代號末位是6的管子，如661HT、881HT、436、836等系列的軟管。

在低溫工況下，低溫會降低橡膠產(chǎn)品的柔軟性，在寒冷惡劣氣候、深冷等工況下，選用軟管一方面需要做好管路的保溫防寒措施，另一方面選擇耐低溫的軟管，如選擇派克帶LT(Low Temperature)標(biāo)識的軟管371LT、772LT等。

1.3　應(yīng)用

應(yīng)用部分比較直觀和易于選擇，如吸油、壓力和回油管路。在吸油回路中需要考慮耐負(fù)壓和真空工況的軟管選擇?？照{(diào)及制冷系統(tǒng)的管路需要考慮介質(zhì)溫度、介質(zhì)腐蝕性等特性的軟管產(chǎn)品。冶金及一些高溫明火工況中，選擇耐高溫、防火外膠層或者在管路外增加防火護套等。數(shù)控機床和加工設(shè)備中管路在拖鏈中安裝，工作時不斷地與周邊摩擦和接觸，選擇具有耐磨外膠層或者超耐磨橡膠的外膠層軟管產(chǎn)品。多角度考慮產(chǎn)品選型所涉及的各項綜合因素，有助于選擇正確的產(chǎn)品，保證使用安 全和產(chǎn)品使用壽命以及優(yōu)化產(chǎn)品整體的使用成本。

1.4　介質(zhì)

流體的介質(zhì)兼容性，設(shè)計者根據(jù)系統(tǒng)的流體介質(zhì)選擇具有兼容性的軟管產(chǎn)品，如介質(zhì)是磷酸酯液壓油，選擇Parker軟管系列中尾數(shù)是4的軟管，內(nèi)膠層一般是EPDM材質(zhì)，如804、304、424、774等系列軟管。

1.5　壓力

軟管和接頭選型必須保證軟管的總成zui大工作壓力≥系統(tǒng)的zui大壓力。系統(tǒng)的脈沖或峰值壓力必須小于軟管的zui大工作壓力。設(shè)計者在選型設(shè)計時往往忽略軟管接頭的壓力適用范圍，從而造成系統(tǒng)故障，因為軟管總成的壓力范圍是由組成軟管總成各部件中工作壓力zui小者所決定，所以軟管總成選擇時，接頭、軟管的壓力的工作壓力必須綜合考慮。

上述介紹了液壓軟管設(shè)計需要綜合考慮的5方面因素，其他因素根據(jù)設(shè)計項目和需求不同涉及到的因素也不盡相同。如選擇產(chǎn)品需要符合的標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品認(rèn)證、螺紋密封和儲存等。

2　常見故障及其原因

液壓軟管的正確設(shè)計選型影響著整個系統(tǒng)的可靠性、安全性和正常工作。下面對液壓管路經(jīng)常遇到的故障、引起故障的主要原因和應(yīng)該采取的措施進行分析。

2.1　服務(wù)壽命

(1)現(xiàn)象：軟管爆裂、鋼絲增強層破壞并暴露在外面，在外膠層失膠區(qū)域的鋼絲稍許的傾斜。

(2)原因：可能是反復(fù)循環(huán)的高壓脈沖或在軟管的同一地方反復(fù)繞曲。

(3)措施：根據(jù)工況和現(xiàn)場實際需求更換軟管總成。

2.2　軟管拔脫

(1)現(xiàn)象：接頭拔脫和軟管分開。

(2)原因：軟管插入深度沒有達到推薦值。外套的所有齒必須全部扣壓在軟管上，外護套的 后一齒的夾持力占全部夾持力的25%。

(3)措施：更換軟管總成。根據(jù)軟管制造商推薦的插入深度在管上做好標(biāo)記，然后將接頭插入到標(biāo)記處。

2.3 裝配時內(nèi)膠層破壞

(1)癥狀：接頭連接處附近的軟管有裂縫(針孔或泄漏)或外膠層起泡，爆裂處鋼絲有腐蝕現(xiàn)象但是表層沒有明顯的損壞。

(2)原因：在裝配時可能缺少必要的潤滑導(dǎo)致軟管的內(nèi)膠層被切或者損壞，不正確的裝配導(dǎo)致水分進入內(nèi)部致使鋼絲增強從被腐蝕。

(3)措施：查詢正確的裝配方式并更換軟管總成。

2.4　軟管扭曲

(1)癥狀：在扭曲區(qū)域軟管外層被損壞，鋼絲破壞。

(2)原因：由于缺少必須要的潤滑，在裝配接頭時軟管扭曲，不正確的安裝可能引起軟管的扭曲。

(3)措施：正確裝配，更換軟管總成，必要時利用管夾確保軟管安裝在同一平面。

2.5　軟管磨損

( 1 ) 癥 狀 ： 外 層 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擦，也可能是尖角或托架損壞軟管。

(3)措施：更換軟管總成，使用保護套或軟管護套，必要時重新布管或用管夾避免軟管和其他物體直接接觸。

2.6　介質(zhì)不兼容

( 1 ) 癥 狀 ： 內(nèi) 膠 層 嚴(yán) 重 破壞，起腫泡或分層，甚至脫落。

(2)原因：流體與內(nèi)膠層材料不匹配和兼容。

(3)措施：更換軟管總成，根據(jù)制造商推薦的軟管材質(zhì)兼容性表更換合適的產(chǎn)品或流體。

2.7　橡膠老化

(1)癥狀：內(nèi)膠層出現(xiàn)裂紋但仍保持彈性，接頭連接部未見明顯裂紋。

(2)原因：由于軟管內(nèi)部空氣太干燥致使內(nèi)膠層老化。

(3)措施：更換軟管總成，使用耐干燥空氣的軟管總成。

2.8　溫度過高

(1)癥狀：環(huán)境溫度下軟管變硬，易碎和開裂。外膠層有變干和變焦的跡象。

(2)原因：環(huán)境溫度超過軟管耐溫極限而逐漸失去彈性，或軟管內(nèi)部進入二氧化碳而發(fā)生氧化反應(yīng)，引起膠管硬化。

(3)措施：根據(jù)制造商提供的軟管應(yīng)用手冊，更換耐高溫的軟管或加裝耐熱保護套。

2.9　溫度過低

(1)癥狀：在使用溫度下，內(nèi)膠層或外膠層開裂但保持柔軟和柔韌性。

(2)原因：環(huán)境溫度低于軟管的zui低使用溫度。

(3)措施：根據(jù)制造商產(chǎn)品手冊，提高環(huán)境溫度或更換耐低溫的軟管。

2.10　壓力過高

(1)癥狀：軟管爆裂，降低了壽命，爆裂時突然發(fā)生的，鋼絲和外膠層無磨損痕跡。

(2)原因：實際工作壓力超過軟管的額定工作壓力。

(3)措施：調(diào)整系統(tǒng)的工作壓力或更換壓力等級更高的軟管。

2.11　流速過高

(1)癥狀：軟管泄漏，內(nèi)胎有類似被鑿的痕跡。

(2)原因：由于流速過高致使內(nèi)膠層磨損后穿孔泄漏，也可能是流體介質(zhì)中含有微小顆粒而使得內(nèi)膠層磨損。

(3)措施：根據(jù)流量和介質(zhì)更換軟管。

2.12　軟管安裝的彎曲半徑過小

(1)癥狀：軟管在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，過度運動或者軟管總成太短致使軟管斷裂，另一個原因可能是軟管扣壓錯誤。

(3)措施：布管時盡量保證總成處于松馳狀態(tài)，其直段少保證2倍軟管外徑，加裝管夾避免軟管過度移動。選擇正確的扣壓工具和軟管扣壓機，便于現(xiàn)場維修。

本文通過介紹液壓軟管設(shè)計需要考慮的5個關(guān)鍵因素和設(shè)計選型不合理及軟管布局或使用不當(dāng)造成的12種故障，通過故障分析加深對液壓軟管選型時的各項指標(biāo)的認(rèn)識。可以為液壓工程師和布管安裝提供借鑒，使液壓軟管產(chǎn)品的選擇和使用更加科學(xué)。

注：本文由機哥整理自《中國高新科技》2019年53期，作者王 旭東、陳?；?、王 衛(wèi)東等。轉(zhuǎn)載請注明出處。