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发表于 2011-9-28 15:26:46
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来自： 中国陕西西安
高压胶管由含有钢丝增强层、内外橡胶层组成。扣压式胶管接头压缩量大小,直接影响着接头连接性能。因此，必须在橡胶层和接头间形成足够大的夹紧力，从而保证高压胶管的强度稳定性和良好的抗拉性能。本文就已经出现的高压胶管扣压计算的文章进行分析，并提出高压胶管扣压时，把胶层和钢丝嵌入接头的外套内壁及芯子外圆柱面部切有的环形槽内，松紧要适宜。过紧会使接头芯子内孔产生变形，并将胶管扣压伤，过松，当胶管承压之后接头会被拔脱。周日平[4]运用弹性力学原理和塑料力学原理，对液压胶管扣压机设计时扣压力的计算进行了分析，并得出了扣压力计算的方法，其总扣压力F的计算公式为：
7 q% o8 F3 t9 j# L8 j 0 N0 r& j0 _3 k( _- T/ q( X
式中：! e) r- k1 x/ G, a
3 h3 |$ n1 Z$ U+ B0 r
K为补偿系数，取值1.3-1.5（小管去小值，大管取大值）；
) R7 _, j# A& B 7 s2 x2 O; @, c$ J4 J$ h1 u
D为接头外套扣压后的外径，mm；% Y) }* ]& f/ ?" R0 G
. z$ _2 Q2 e4 H& X- v
L为扣压长度，mm；
9 h' \8 e+ d( `" P+ t8 D* U' r 7 \: V A% L: |$ j' B( g
P为外压力，即扣压机施加于外套的均布压力。3 g2 z4 Q; }8 i' S
5 T! z M; g$ I1 P0 e: e在上述公式的推导中，假定：忽略接头芯的变形，将钢丝编织胶管视为纯橡胶胶管，接头外套和接头芯视为完整的厚壁圆管，假设前面设定中的纯橡胶管在相对变形不超过15%情况下，近似符合广义胡克定律，使之基本适用于弹性力学理论。1 Q1 N( `' N Q: Y$ Y! M
# A! c% a9 `$ k1 c! h) W# F8 v
对于以上假设，有其借鉴性，从一定程度上反映了扣压的特点。但其结果总体与实际情况相差较远，以下主要阐述以上假设的不合理性：
. d2 u/ }! ~) u o+ P
# ?% Y: y& ?" w% ~" q% x5 M第一：从橡胶的力学性能上看，橡胶本身并不是理想的弹性体，橡胶除具有弹性外，同时具有粘性材料的一些性质，如应力松弛。具有粘性材料的性质其结果是，即使不考虑钢丝编织层的存在，而将橡胶管适用于弹性力学理论，也是非常牵强。8 K+ T. [" p0 \6 N8 M; t
# X& R# Q3 U4 i1 _$ b第二：保证扣压质量的基础是正确掌握胶管的内胶层压缩量以及外套的扣压量，郭秋梅等[2]研究钢丝编织高压胶管总成失效机理中，内胶层压缩量不仅要考虑到钢丝的存在，还要考虑钢丝编织的层数。因钢丝编织层的存在，由外套层向内扣压的力在传递到钢丝编织层时减弱是必然的。可见，在胶管扣压时不考虑中间钢丝编织的存在，仅视为纯橡胶胶管也是不合理的。
0 z' |2 y- _1 g0 q! l" \有其他专家通过根据套筒材料屈服强度确定扣压力F计算公式如下式（2）所示：
- {6 D: l* O' p p# \& | J! Y; n! P. o% ^: @
9 a; x: E& j+ M式中：
% Z, ~) ]! \* \4 Q7 S* B- m
+ P; ^1 G) K9 Q$ b' [, mF ——扣压管接头时所需的扣压力；: U* q' d* x& o- k q
) V; e" s4 s; B3 B8 K' K
r1 ——扣压前套筒的外半径；7 A V% t& p# ^+ E& S+ i3 Y
9 c2 C8 T4 N4 R$ k2 ^
r2 ——扣压前在扣压长度内套筒的平均内半径；9 p/ N- a! n4 f2 M! _5 T
) [3 @* r4 p2 @( U( E2 m/ kL ——扣压长度；3 o! J4 V: [% T: V; y V) t
: E7 P& {! `' l+ o* R; R3 c$ H
δs——套筒材料的屈服强度；
* H+ ^; `+ q% `: W: o! Q% L7 ~ % k/ X% E8 m" I4 v
f ——修正系数，一般f=1.2-1.5（估算时取1.5）. |8 O. I7 C) E0 `( x
8 P! V) z$ [ u3 j7 a/ `对于此种扣压力计算，利用套筒材料的屈服强度以及外径等来计算，主要是一种抗内压强度计算的方式，基本上是从金属管道的API BUL 5C3中演变过来的，即胶管在外压作用下发生挤毁时的强度值。在扣压时，如接头扣压后变形过大，极易引起渗漏现象。在计算时参照挤毁时的强度值，与实际需要扣压相比很容易偏大。
4 B" @5 D) T. d [( ?: \" C: c; `$ b式（3）是根据具有一定爆破压力的管材而计算出的拔脱力F：/ K; P( O" @+ I+ ]" E
) z; F, A) g# Z8 d1 z# i
4 z& ?4 m2 K& H& Z, p' B式中：) v- u: }. k7 y$ B0 I
7 f2 u8 N/ e" i Q5 u* R- m
D管芯——接头芯外径；
H9 ^5 `6 v5 ]' T) g, ~/ z5 V1 Z$ J2 t7 g 3 R) w: k1 D n% r
PB——胶管的爆破压力。
: d6 h: \% K1 y' s8 U% l
$ k) t5 l% B* M/ R3 f, c高压胶管与接头扣压时，一定要掌握高压胶管的压缩率：二要掌握接头外套的扣压量，并根据高压胶管内径和高压胶管钢丝层外径的变化以及高压胶管压缩率进行计算，以确保接头和3 `0 D T) l j5 |" g }! F
胶管扣压牢固，接头外套扣压后的直径D计算公式为：) ]$ o+ e" F) ~5 M- h, v# w6 h
( P* c. L: |8 H: v4 I ; R' s. E5 H$ m9 V0 m4 R% _8 m8 K; b
式中:5 |' Y7 L' H* ^6 _! o+ c
" y/ k9 e4 R/ @0 H0 rD ——快速接头和胶管扣压后的直径,mm；/C b1W p yD F.C/s*
/ x! S4 N1 _/ u$ {- q0 O 2 W; Z' Y( i5 m8 B
D0——外套外径；
9 Y d2 A1 ]4 s# w
0 \, o; d- _$ AD1——钢丝层外径；8 Z0 A: i* Y6 F+ q% X3 j
' u9 r7 P+ A- q! k: k) l8 C `
D2——外套内径；! - a: q( P9 K Z8 I& m8 y
9 `* c; ~: B: I; n3 Z0 `5 gd1 ——快速接头芯子外径；
* i! E. N7 H& ^' h' G h 7 y q8 b4 t C) L
d2 ——胶管内径；) S/ |& C1 _$ }0 ~! [$ M
) y; J$ {- A" }$ s a- V L
A ——钢丝层厚度；4 b9 D, L1 d! {8 f5 }3 b
7 m9 ?( Z. A2 D, [! \
E ——压缩率。1层0.4-0.43，2层0.43-0.46，3层0.46-0.50。4层0.5-0.54。2 c! F' f1 q, c6 b
4 v z5 E) ~2 Z) F) e在高压胶管扣压量计算完成，制成实物并扣压连接后，进行强度校核是非常必要的，最保守的方法为在进行带有管件的管材的爆破试验中测量接头的最大内应力以及最大剪切应力，以验证计算模式的准确性以及合理性。 |
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