液壓系統儀表管線連接方案研究

摘要：液壓系統通過儀表管線傳遞液壓力，儀表管線連接是實現系統工作性能的基礎。首先對低壓無縫儀表管線的連接、密封進行了研究，并分析了其連接方式和安裝特點。隨后研究了中高壓儀表管線的連接方案，對比分析了高壓雙卡套和錐角螺紋連接，為實際項目中連接方案的選用提供了參考。

關鍵詞：液壓系統;儀表管線;連接;高壓雙卡套;錐角螺紋

0? ? 引言

在液壓傳動過程中會出現振動及連接件松動等現象，甚至使管路破裂，液壓元件和測量儀表損壞，在高壓、大流量的系統中其后果尤為嚴重[1]。儀表管線連接直接影響系統性能，所以在液壓系統中要特別注意儀表管線連接。在低壓系統中，通常使用卡套連接，安裝簡單，密封性好，且抗振動性能較好，儀表管線與閥件一般通過卡套-圓錐管螺紋接頭連接。在中高壓系統中，常用高壓雙卡套連接和錐角螺紋連接方案。

1? ? 儀表管線簡介

儀表管線是截面形狀為圓形的空心管線，常用的外徑有1/4英寸、3/8英寸和1/2英寸。儀表管線的技術參數包含外徑、內徑、壁厚、材質及壓力等。液壓系統中無縫管線一般是冷拔成型，經退火處理，使管線表面組織結構更一致，同時釋放應力，提高塑性，提升耐蝕性能。

2? ? 低壓儀表管線連接

卡套式連接按照卡套結構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、安裝簡便等優點。卡套式連接的密封原理都是通過卡套與接頭的錐面形成金屬密封。

2.1? ? 儀表管線單卡套連接

卡套經過熱處理后外表面硬度較高，旋緊螺母時，在壓力的作用下卡套沿接頭體內錐面軸線向前推進，卡套同時變形被推進錐形孔內，卡套與接頭體錐面接觸形成弧面密封，同時卡套的內刃均勻地切入無縫鋼管外壁，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[2]。

2.2? ? 儀表管線雙卡套連接

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，而后卡套向內產生鉸鏈作用以對卡套管形成強有力的抓緊。后卡套的幾何形狀有助于產生先進的工程鉸鏈——夾箍作用，這種作用可把軸向運動轉化為卡套管上的徑向擠壓作用，操作時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一步提高，后卡套幾何結構提供了優秀的抗振動疲勞性能。雙卡套連接方式具有優良的氣體、液體密封性能，良好的抗振和耐沖擊性能，良好的溫差補償功能。

2.3? ? 圓錐管螺紋連接

在液壓系統中儀表管線一般與圓錐管螺紋NPT（National（American） Pipe Thread）配合使用實現與閥件的連接。圓錐螺紋的錐度為1：16，圓錐螺紋基準面的軸向位置極限位置偏差為±1P（螺距）[4]。NPT用于機械或者低壓的氣體和液體，要求使用密封劑來保證密封，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決定。壓力額定值以環境溫度下的美國機械工程師協會（American Society of Mechanical Engineers，ASME）壓力管道標準B31.3工藝管道為基礎。內外螺紋承壓對比情況如表1所示[5]。

預裝時，應盡量保持管子與接頭體的同軸度，同時應避免使其受到側向力和拉伸力;按規定彎曲半徑制作管線，減小彎曲內應力，避免在油壓下產生滲漏。

3? ? 中高壓儀表管線連接

中壓儀表管線冷拔成型，為提高耐壓性能，增加了壁厚，連接形式類似雙卡套結構。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似，只是把原來的螺母改成螺栓，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品密閉性和可靠性，且安裝簡單，可靠性較高，工作壓力能達到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代替了前后卡套，采用管線上的螺紋與螺紋環實現機械密封，工作壓力能達到400 MPa。其與雙卡套連接方式對比，需要對管線預制錐角螺紋，同時需要保證加工錐角螺紋的精度。組裝時將管線預裝入格蘭和螺紋環中，其余步驟和高壓雙卡套組裝一致。

4? ? 儀表管線連接方案對比

在實際項目中，需要綜合考慮系統的性能、成本和組裝工時，在低壓液壓系統中，儀表管線常用卡套連接方案，在中高壓系統中需要根據項目實際需求考慮連接方案的選擇。儀表管線連接方案對比表如表2所示。

5? ? 結語

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，分析對比了三種連接方式的使用范圍及特點。卡套連接，安裝簡單，密封性和復裝性好，常用于低壓系統;對于中高壓液壓系統，高壓雙卡套連接方案易安裝，成本最高;錐角螺紋連接，需要先使用專業工具將無縫鋼管加工出錐角螺紋，對檢驗要求較高，但成本相對較低。液壓系統儀表管線的三種連接方案可在工程項目中參考實際情況選用。

[參考文獻]

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

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

[3] 世偉洛克高壓產品樣本MS-02-472[Z].

[4] 60 ℃密封管螺紋：GB/T 12716—2002[S].

[5] 世偉洛克卡套管產品樣本MS-01-140[Z].

收稿日期：2020-05-13

作者簡介：楊建義（1983—），男，河北人，工程師，主要從事機電液一體化系統設計工作。