重型机械变速器尼龙气管设计

王晓庆 余淼 冯伟刚

摘 要：本文通过对比市场上带副箱结构的重型变速器中两种不同类型的气管的优点和弊端。尼龙气管由于密封性好，安装简单、方便，同时价格便宜，越来越受到主机厂及变速器厂家的青睐，本文重点介绍目前广泛使用的尼龙气管的设计。

关键词：编织气管;尼龙气管;气管设计

1 背景

目前市场上带有副箱结构的重型变速器主要是由气路系统进行副箱高低档的档位切换。其中气路系统的可靠性及稳定性直接影响到车辆驾驶员的安全和整车的可靠性。本文主要对机械变速器气路系统中常用的两种气管：编织气管和尼龙气管分析比较，重点介绍应用广泛的尼龙成型气管设计。

2 编织气管与尼龙气管对比

本文针对编织气管和尼龙气管，主要从气管材质、气管结构和气管装配三个方面[1]进行分析对比：

2.1 气管材质

编织气管由橡胶软管、金属编织层和接头组成。橡胶软管的材料为氟橡胶[2]，是高耐磨橡胶并经过纳米配方处理，具有使用寿命长、防止高强度破坏性压力的特点，常用于车辆制动管。尼龙气管材质为聚酰胺PA11、PA12，和橡胶软管一样，具有可弯曲性，其材料耐腐蚀性强，不会产生锈蚀并且可靠性强，应用于车辆制动管，本身性能优于橡胶软管。

2.2 气管结构

编织气管外围包裹一层编织层，材料为金属镀锌网线，对橡胶软管起到保护作用，可承受一定的高温和低温，但是在雨雪多、潮湿的恶劣环境下，金属网产生锈蚀甚至断裂，导致内部橡胶软管发生腐蚀引发漏气故障。尼龙气管由于本身没有外围，且其材料具有耐腐蚀性，环境恶劣对尼龙软管基本无影响。

编织气管两端接头采取与软管铆接结构，密封性较差，若接头处生锈，易引起漏气问题。尼龙气管两端接头采用快插接头，这种接头形式相比较而言，安装方便而且气密性更加可靠，进一步防止保证气压稳定。

2.3 气管装配

现有重型变速器在不考虑匹配取力器的情况下，需要3根气管，分别为总进气管和高低档气管。考虑到与气阀、气缸连接、气管控制方向及变速器外围美观问题，气管必须采用多个接头和锥螺纹连接，安装角度受到整车限制，导致角度有限。若角度和扭矩控制不好易造成漏气故障，而且拆卸难度大，更换效率低。尼龙气管由于两端采用快插接头，直接插入气阀和气缸上的管接头，安装方便可靠，且密封性好，避免了角度和扭矩控制。

综合上述气管材质、气管結构和气管安装的对比，尼龙气管比编织气管具有明显优势，更好的减少连接气管对气路系统带来的影响。

3 尼龙气管设计

尼龙气管的设计需要考虑整车装配、变速器在整车上的安装位置、水管和油管的位置以及路面等因素。综合考虑以上因素，在不考虑匹配取力器的情况下，重型变速器的尼龙气管包含3根尼龙气管、6个快插接头。

其中尼龙气管的设计步骤如下：

3.1 选择快插接头

快插接头的选择基于管接头的安装方式，管接头分为：直通式、三通式、45°、90°这四种。其中三通式需要两个快插接头和气管，两个接头呈90°、其余三种都是接头朝向不同，分别为0°，90°和45°。这四个管接头包含了需要布置快插接头的所有方向和位置。在管接头选定后，快插接头分为直通式、30°、45°、60°、90°、U型和异型插头。快插接头选择与气管的走向以及长度有关，在设计过程中，顾全大局同时兼顾美观性，选择合适的快插接头。

3.2 气管走向设计

气管的设计需要保证变速器布置整齐、合理。在气管设计中，可以分段设计：在一个气管的两个快插接头处要求气管随接头走向，根据气管的长度考虑，若需要气管长度短，可直接在中间部分采用圆弧过渡，圆弧半径不宜太小，大约在R30以上，半径小不易加工且容易造成气管折裂，同时影响气路顺畅。若气管长度较长，可设计为直线规则形状，在设计中根据要求，可沿着变速器的边缘和上方走向，按照实际情况选择合适长度，在过渡处采用圆弧过渡，圆弧过渡半径也不宜太小，大约R30以上。

3.3 气管固定

在实际应用过程中，由于发动机、变速器和复杂工况路面会导致气管产生振动，振动可能会带来气管在接头部位处脱落或者气管与其他部件发生干涉，对气管产生磨损，造成气管漏气。所以需要对气管进行防护和固定。防护和固定的方式一般有防护管套、支撑板、气管夹这3种类型。防护管套是将3根气管规则形状处用防护套进行保护;支撑板是根据整车厂要求，直接将气管布置在支撑板槽内，气管直接卡在支撑板槽内;气管夹将气管直接固定在变速器上。这三种固定气管的方式保证气管不会随着变速器的振动而产生脱落和磨损，从而保证变速器的气密性。

图1、图2是尼龙气管在某变速器总成的设计与实物总成照片，从实际照片中可看出按照上述3个步骤进行尼龙气管设计，可保证实际装配的变速器总成气管布置整齐美观。

4 结束语

本文通过从三方面对比编织气管和尼龙气管，尼龙气管比编织气管更能保证变速器总成的气密性和可靠性，安装简单、方便;同时介绍了尼龙气管设计步骤和设计过程中的注意事项，对于设计者有一定的指导作用。

参考文献：

[1]刘涛.汽车设计[M].北京：北京大学出版社，2008.

[2]刘春雷.尼龙气管在重型变速器上的应用设计[J].机械管理开发，2014，29（6）：58-59.