液壓系統(tǒng)儀表管線(xiàn)連接方案研究

摘要：液壓系統(tǒng)通過(guò)儀表管線(xiàn)傳遞液壓力，儀表管線(xiàn)連接是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)工作性能的基礎(chǔ)。首先對(duì)低壓無(wú)縫儀表管線(xiàn)的連接、密封進(jìn)行了研究，并分析了其連接方式和安裝特點(diǎn)。隨后研究了中高壓儀表管線(xiàn)的連接方案，對(duì)比分析了高壓雙卡套和錐角螺紋連接，為實(shí)際項(xiàng)目中連接方案的選用提供了參考。

關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng);儀表管線(xiàn);連接;高壓雙卡套;錐角螺紋

0? ? 引言

在液壓傳動(dòng)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)及連接件松動(dòng)等現(xiàn)象，甚至使管路破裂，液壓元件和測(cè)量?jī)x表?yè)p壞，在高壓、大流量的系統(tǒng)中其后果尤為嚴(yán)重[1]。儀表管線(xiàn)連接直接影響系統(tǒng)性能，所以在液壓系統(tǒng)中要特別注意儀表管線(xiàn)連接。在低壓系統(tǒng)中，通常使用卡套連接，安裝簡(jiǎn)單，密封性好，且抗振動(dòng)性能較好，儀表管線(xiàn)與閥件一般通過(guò)卡套-圓錐管螺紋接頭連接。在中高壓系統(tǒng)中，常用高壓雙卡套連接和錐角螺紋連接方案。

1? ? 儀表管線(xiàn)簡(jiǎn)介

儀表管線(xiàn)是截面形狀為圓形的空心管線(xiàn)，常用的外徑有1/4英寸、3/8英寸和1/2英寸。儀表管線(xiàn)的技術(shù)參數(shù)包含外徑、內(nèi)徑、壁厚、材質(zhì)及壓力等。液壓系統(tǒng)中無(wú)縫管線(xiàn)一般是冷拔成型，經(jīng)退火處理，使管線(xiàn)表面組織結(jié)構(gòu)更一致，同時(shí)釋放應(yīng)力，提高塑性，提升耐蝕性能。

2? ? 低壓儀表管線(xiàn)連接

卡套式連接按照卡套結(jié)構(gòu)形式可分為單卡套式連接和雙卡套式連接。卡套式連接具有密封性能好、安裝簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)?？ㄌ资竭B接的密封原理都是通過(guò)卡套與接頭的錐面形成金屬密封。

2.1? ? 儀表管線(xiàn)單卡套連接

卡套經(jīng)過(guò)熱處理后外表面硬度較高，旋緊螺母時(shí)，在壓力的作用下卡套沿接頭體內(nèi)錐面軸線(xiàn)向前推進(jìn)，卡套同時(shí)變形被推進(jìn)錐形孔內(nèi)，卡套與接頭體錐面接觸形成弧面密封，同時(shí)卡套的內(nèi)刃均勻地切入無(wú)縫鋼管外壁，從而起到扣緊和密封作用。卡套中部凸起，具有彈性作用，可以減少泄漏和防止螺帽松動(dòng)[2]。

2.2? ? 儀表管線(xiàn)雙卡套連接

雙卡套連接主要是由接頭本體、前卡套、后卡套和螺母組成。前卡套被推入接頭本體和卡套管形成主密封，而后卡套向內(nèi)產(chǎn)生鉸鏈作用以對(duì)卡套管形成強(qiáng)有力的抓緊。后卡套的幾何形狀有助于產(chǎn)生先進(jìn)的工程鉸鏈——夾箍作用，這種作用可把軸向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為卡套管上的徑向擠壓作用，操作時(shí)只需要很小的裝配扭矩。世偉洛克雙卡套連接典型圖如圖1所示[3]。

雙卡套連接使承壓和密封性能進(jìn)一步提高，后卡套幾何結(jié)構(gòu)提供了優(yōu)秀的抗振動(dòng)疲勞性能。雙卡套連接方式具有優(yōu)良的氣體、液體密封性能，良好的抗振和耐沖擊性能，良好的溫差補(bǔ)償功能。

2.3? ? 圓錐管螺紋連接

在液壓系統(tǒng)中儀表管線(xiàn)一般與圓錐管螺紋NPT（National（American） Pipe Thread）配合使用實(shí)現(xiàn)與閥件的連接。圓錐螺紋的錐度為1：16，圓錐螺紋基準(zhǔn)面的軸向位置極限位置偏差為±1P（螺距）[4]。NPT用于機(jī)械或者低壓的氣體和液體，要求使用密封劑來(lái)保證密封，密封劑受溫度的限制。

管螺紋與閥件連接的額定值由壓力額定值較低的端接來(lái)決定。壓力額定值以環(huán)境溫度下的美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)（American Society of Mechanical Engineers，ASME）壓力管道標(biāo)準(zhǔn)B31.3工藝管道為基礎(chǔ)。內(nèi)外螺紋承壓對(duì)比情況如表1所示[5]。

預(yù)裝時(shí)，應(yīng)盡量保持管子與接頭體的同軸度，同時(shí)應(yīng)避免使其受到側(cè)向力和拉伸力;按規(guī)定彎曲半徑制作管線(xiàn)，減小彎曲內(nèi)應(yīng)力，避免在油壓下產(chǎn)生滲漏。

3? ? 中高壓儀表管線(xiàn)連接

中壓儀表管線(xiàn)冷拔成型，為提高耐壓性能，增加了壁厚，連接形式類(lèi)似雙卡套結(jié)構(gòu)。由螺母本體（Female body）、前卡套（Front ferrule）、后卡套（Back ferrule）和后螺栓（Male nut）組成，與低壓卡套管連接形式類(lèi)似，只是把原來(lái)的螺母改成螺栓，本體為螺母形式。高壓雙卡套連接方案保證了其高壓力下的產(chǎn)品密閉性和可靠性，且安裝簡(jiǎn)單，可靠性較高，工作壓力能達(dá)到100 MPa。世偉洛克高壓雙卡套連接圖如圖2所示。

錐角螺紋連接需要先將管線(xiàn)加工至錐角螺紋形式，其與高壓卡套安裝形式不同的地方是用螺紋環(huán)代替了前后卡套，采用管線(xiàn)上的螺紋與螺紋環(huán)實(shí)現(xiàn)機(jī)械密封，工作壓力能達(dá)到400 MPa。其與雙卡套連接方式對(duì)比，需要對(duì)管線(xiàn)預(yù)制錐角螺紋，同時(shí)需要保證加工錐角螺紋的精度。組裝時(shí)將管線(xiàn)預(yù)裝入格蘭和螺紋環(huán)中，其余步驟和高壓雙卡套組裝一致。

4? ? 儀表管線(xiàn)連接方案對(duì)比

在實(shí)際項(xiàng)目中，需要綜合考慮系統(tǒng)的性能、成本和組裝工時(shí)，在低壓液壓系統(tǒng)中，儀表管線(xiàn)常用卡套連接方案，在中高壓系統(tǒng)中需要根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際需求考慮連接方案的選擇。儀表管線(xiàn)連接方案對(duì)比表如表2所示。

5? ? 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了卡套連接、高壓雙卡套連接及錐角螺紋連接方案，分析對(duì)比了三種連接方式的使用范圍及特點(diǎn)?？ㄌ走B接，安裝簡(jiǎn)單，密封性和復(fù)裝性好，常用于低壓系統(tǒng);對(duì)于中高壓液壓系統(tǒng)，高壓雙卡套連接方案易安裝，成本最高;錐角螺紋連接，需要先使用專(zhuān)業(yè)工具將無(wú)縫鋼管加工出錐角螺紋，對(duì)檢驗(yàn)要求較高，但成本相對(duì)較低。液壓系統(tǒng)儀表管線(xiàn)的三種連接方案可在工程項(xiàng)目中參考實(shí)際情況選用。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 劉建敏.液壓系統(tǒng)中液壓沖擊問(wèn)題分析與處理[J].機(jī)電信息，2011（15）：185.

[2] 李明昕.卡套式管接頭應(yīng)用探討[J].河南科技，2014（13）：138-139.

[3] 世偉洛克高壓產(chǎn)品樣本MS-02-472[Z].

[4] 60 ℃密封管螺紋：GB/T 12716—2002[S].

[5] 世偉洛克卡套管產(chǎn)品樣本MS-01-140[Z].

收稿日期：2020-05-13

作者簡(jiǎn)介：楊建義（1983—），男，河北人，工程師，主要從事機(jī)電液一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作。