重型機(jī)械變速器尼龍氣管設(shè)計(jì)

王曉慶 余淼 馮偉剛

摘 要：本文通過對比市場上帶副箱結(jié)構(gòu)的重型變速器中兩種不同類型的氣管的優(yōu)點(diǎn)和弊端。尼龍氣管由于密封性好，安裝簡單、方便，同時(shí)價(jià)格便宜，越來越受到主機(jī)廠及變速器廠家的青睞，本文重點(diǎn)介紹目前廣泛使用的尼龍氣管的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：編織氣管;尼龍氣管;氣管設(shè)計(jì)

1 背景

目前市場上帶有副箱結(jié)構(gòu)的重型變速器主要是由氣路系統(tǒng)進(jìn)行副箱高低檔的檔位切換。其中氣路系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性直接影響到車輛駕駛員的安全和整車的可靠性。本文主要對機(jī)械變速器氣路系統(tǒng)中常用的兩種氣管：編織氣管和尼龍氣管分析比較，重點(diǎn)介紹應(yīng)用廣泛的尼龍成型氣管設(shè)計(jì)。

2 編織氣管與尼龍氣管對比

本文針對編織氣管和尼龍氣管，主要從氣管材質(zhì)、氣管結(jié)構(gòu)和氣管裝配三個(gè)方面[1]進(jìn)行分析對比：

2.1 氣管材質(zhì)

編織氣管由橡膠軟管、金屬編織層和接頭組成。橡膠軟管的材料為氟橡膠[2]，是高耐磨橡膠并經(jīng)過納米配方處理，具有使用壽命長、防止高強(qiáng)度破壞性壓力的特點(diǎn)，常用于車輛制動管。尼龍氣管材質(zhì)為聚酰胺PA11、PA12，和橡膠軟管一樣，具有可彎曲性，其材料耐腐蝕性強(qiáng)，不會產(chǎn)生銹蝕并且可靠性強(qiáng)，應(yīng)用于車輛制動管，本身性能優(yōu)于橡膠軟管。

2.2 氣管結(jié)構(gòu)

編織氣管外圍包裹一層編織層，材料為金屬鍍鋅網(wǎng)線，對橡膠軟管起到保護(hù)作用，可承受一定的高溫和低溫，但是在雨雪多、潮濕的惡劣環(huán)境下，金屬網(wǎng)產(chǎn)生銹蝕甚至斷裂，導(dǎo)致內(nèi)部橡膠軟管發(fā)生腐蝕引發(fā)漏氣故障。尼龍氣管由于本身沒有外圍，且其材料具有耐腐蝕性，環(huán)境惡劣對尼龍軟管基本無影響。

編織氣管兩端接頭采取與軟管鉚接結(jié)構(gòu)，密封性較差，若接頭處生銹，易引起漏氣問題。尼龍氣管兩端接頭采用快插接頭，這種接頭形式相比較而言，安裝方便而且氣密性更加可靠，進(jìn)一步防止保證氣壓穩(wěn)定。

2.3 氣管裝配

現(xiàn)有重型變速器在不考慮匹配取力器的情況下，需要3根氣管，分別為總進(jìn)氣管和高低檔氣管。考慮到與氣閥、氣缸連接、氣管控制方向及變速器外圍美觀問題，氣管必須采用多個(gè)接頭和錐螺紋連接，安裝角度受到整車限制，導(dǎo)致角度有限。若角度和扭矩控制不好易造成漏氣故障，而且拆卸難度大，更換效率低。尼龍氣管由于兩端采用快插接頭，直接插入氣閥和氣缸上的管接頭，安裝方便可靠，且密封性好，避免了角度和扭矩控制。

綜合上述氣管材質(zhì)、氣管結(jié)構(gòu)和氣管安裝的對比，尼龍氣管比編織氣管具有明顯優(yōu)勢，更好的減少連接氣管對氣路系統(tǒng)帶來的影響。

3 尼龍氣管設(shè)計(jì)

尼龍氣管的設(shè)計(jì)需要考慮整車裝配、變速器在整車上的安裝位置、水管和油管的位置以及路面等因素。綜合考慮以上因素，在不考慮匹配取力器的情況下，重型變速器的尼龍氣管包含3根尼龍氣管、6個(gè)快插接頭。

其中尼龍氣管的設(shè)計(jì)步驟如下：

3.1 選擇快插接頭

快插接頭的選擇基于管接頭的安裝方式，管接頭分為：直通式、三通式、45°、90°這四種。其中三通式需要兩個(gè)快插接頭和氣管，兩個(gè)接頭呈90°、其余三種都是接頭朝向不同，分別為0°，90°和45°。這四個(gè)管接頭包含了需要布置快插接頭的所有方向和位置。在管接頭選定后，快插接頭分為直通式、30°、45°、60°、90°、U型和異型插頭。快插接頭選擇與氣管的走向以及長度有關(guān)，在設(shè)計(jì)過程中，顧全大局同時(shí)兼顧美觀性，選擇合適的快插接頭。

3.2 氣管走向設(shè)計(jì)

氣管的設(shè)計(jì)需要保證變速器布置整齊、合理。在氣管設(shè)計(jì)中，可以分段設(shè)計(jì)：在一個(gè)氣管的兩個(gè)快插接頭處要求氣管隨接頭走向，根據(jù)氣管的長度考慮，若需要?dú)夤荛L度短，可直接在中間部分采用圓弧過渡，圓弧半徑不宜太小，大約在R30以上，半徑小不易加工且容易造成氣管折裂，同時(shí)影響氣路順暢。若氣管長度較長，可設(shè)計(jì)為直線規(guī)則形狀，在設(shè)計(jì)中根據(jù)要求，可沿著變速器的邊緣和上方走向，按照實(shí)際情況選擇合適長度，在過渡處采用圓弧過渡，圓弧過渡半徑也不宜太小，大約R30以上。

3.3 氣管固定

在實(shí)際應(yīng)用過程中，由于發(fā)動機(jī)、變速器和復(fù)雜工況路面會導(dǎo)致氣管產(chǎn)生振動，振動可能會帶來氣管在接頭部位處脫落或者氣管與其他部件發(fā)生干涉，對氣管產(chǎn)生磨損，造成氣管漏氣。所以需要對氣管進(jìn)行防護(hù)和固定。防護(hù)和固定的方式一般有防護(hù)管套、支撐板、氣管夾這3種類型。防護(hù)管套是將3根氣管規(guī)則形狀處用防護(hù)套進(jìn)行保護(hù);支撐板是根據(jù)整車廠要求，直接將氣管布置在支撐板槽內(nèi)，氣管直接卡在支撐板槽內(nèi);氣管夾將氣管直接固定在變速器上。這三種固定氣管的方式保證氣管不會隨著變速器的振動而產(chǎn)生脫落和磨損，從而保證變速器的氣密性。

圖1、圖2是尼龍氣管在某變速器總成的設(shè)計(jì)與實(shí)物總成照片，從實(shí)際照片中可看出按照上述3個(gè)步驟進(jìn)行尼龍氣管設(shè)計(jì)，可保證實(shí)際裝配的變速器總成氣管布置整齊美觀。

4 結(jié)束語

本文通過從三方面對比編織氣管和尼龍氣管，尼龍氣管比編織氣管更能保證變速器總成的氣密性和可靠性，安裝簡單、方便;同時(shí)介紹了尼龍氣管設(shè)計(jì)步驟和設(shè)計(jì)過程中的注意事項(xiàng)，對于設(shè)計(jì)者有一定的指導(dǎo)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉濤.汽車設(shè)計(jì)[M].北京：北京大學(xué)出版社，2008.

[2]劉春雷.尼龍氣管在重型變速器上的應(yīng)用設(shè)計(jì)[J].機(jī)械管理開發(fā)，2014，29（6）：58-59.