液压软管总成基础知识分析研究

李 津， 刘紫晴， 刘克树

（徐州市华为工程机械有限公司， 江苏 徐州 221000）

0 引言

液压软管总成又称液压软管组件主要由液压软管、接头、外套组成，用来传送液压动力的产品，广泛应用于液压机械设备中， 尤其是工程机械等重型设备使用更为普遍。 液压软管总成质量的好坏对使用设备的安全性能影响较大，在实际的使用中受到高低温等环境变化、以及工作介质的压力冲击等影响时，会出现泄漏、松脱、爆裂等故障，这不但会影响生产效率、浪费能源、污染环境，还会发生危及人身安全的事故，造成重大经济损失，因此液压软管总成的正确选型及使用显得尤为重要。

1 液压软管

液压软管总成， 主要是由钢丝围绕内胶层编织或者缠绕增强后包裹橡胶层的胶管两端连接金属接头、套筒，进行扣压组装而成的系统总成构件。

1.1 液压软管分类

液压软管又称为液压油管、液压胶管、液压管，按照其使用性能分为低压软管、中压软管和高压软管，按照其结构一般分为钢丝编织液压胶管和钢丝缠绕液压胶管。液压软管主要由耐液体的内胶层、1-6 层的钢丝增强层、中胶层、外胶层组成，内胶层输送介质承受压力，内胶层和中胶层保护钢丝不受侵蚀，外胶层保护钢丝不受损伤，钢丝层是骨架起增强作用。

液压软管常用的执行标准有SAE、DIN、ISO 和GB/T标准：①钢丝编织管的常用标准：DIN EN 853、SAE J517、GB/T 3683-2011、ISO1436； ②钢丝缠绕管的常用标准：DIN EN 856、SAE J517、GB/T 10544-2003、ISO3862。

软管标准类型特点如下：

（1）01W、02W、03W、04S、06S 执行国家相关标准， 价格相对便宜；

（2）1SN、2SN、4SP、4SH、421、481、301、381、372、701、731 执行国外标准，安全系数较高；

（3）1SC、2SC、462 紧凑型软管；

（4）M4K、R13、R15、G6K、781、791 恒压软管。

1.2 液压软管6 要素

液压软管一般包括通径、弯曲半径、压力、介质、温度和应用6 个要素。

1.2.1 软管通径DN

软管的基本型号规格以软管的内径d， 即圆整后的公称通径DN 来标识。

为尽可能减少系统压力损失和防止因发热过度而造成的设备损坏，软管通径的选择十分关键，管道的内径d通常根据流量大小进行选择。

（1）软管的公制内径规格按式（1）计算：

式中：d—软管内径（mm）；q—管内流量（L/min）；v—管内流速（m/s）。

（2）软管的SAE 划线规格按式（2）计算：

式中：SAE—软管SAE 划线规格，十六分之英寸；q—管内流量（L/min）；v—管内流速（m/s）。

推荐流速：

（1）吸油管口一般取1m/s 以下；

（2）压力油管取3～6m/s（压力高，管道短或者液压油粘度小的情况下可以取大值，反之取小值，局部或者特殊情况下可取v≤10m/s）；

（3）回油管取1.5～2.5m/s。

表1 软管内径规格对照表

1.2.2 压力

软管和接头选型时必须确定软管总成的最高工作压力≥控制系统的最高压力。 在选型设计中如忽视了软管与接头的压力范围，就很容易产生系统故障，而由于软管总成的压力范围是根据组成软管总成的各部分中的压强为最小所确定，所以在软管总成选型中，对接头、软管之间的相互作用压力范围应该全面考虑。

1.2.3 软管弯曲半径

指在最大压力下持续工作时所能选择的最小弯曲半径， 当使用低于推荐的弯曲半径将会严重影响软管的工作强度。此外，软管与软管接头之间连接的过渡的最小垂直高度D 应≥软管外径的1.5 倍，如图2 所示。

1.2.4 介质

液压介质是液压系统不可缺少的重要组成部分，依靠其完成能量的转换传递，除此之外还有散热、润滑、防止锈蚀、分离不可溶污物和减少摩擦等作用。一般工程机械设备说明书或使用手册中规定了该设备液压系统使用的液压油品种牌号和黏度级别， 首先应根据设备制造商的推荐选用液压油。 根据液压系统的工作压力、速度、环境、温度选择液压油，在有火险的设备上，需选用抗燃性液压油。正确合理地选用液压油，对提高液压设备运行的可靠性和经济性，延长元件和设备的使用寿命，保证设备的安全运行，防止事故的发生有着重要意义。

1.2.5 温度

软管外部工作环境温度影响软管总成的使用寿命，在高温高压或者气温较低的状态下须提高管路的检测频率，一旦出现软管外胶层的变脆或断裂，须立即更换软管以及检查软管总成。 软管内部输送介质的温度和软管外部工作环境的温度范围一般指-40℃至+100℃，选型时按照液压系统参数选取温度范围内的软管。

高温高压工况下，软管的寿命会大大缩短，这种情况下需要选用外胶层耐高温的软管， 选用带有HT（High Temperature）标志或代号末位为6 的软管，如661 HT、881 HT、436、836 等系列的软管。

在低温工况下，胶管的柔软性会降低，尤其是在极端寒冷、深冷工况下，一方面要做好管路的保温防寒措施，另外一方面选择耐低温最好带有LT（Low Temperature）标识的软管，如371LT、772LT 等。

1.2.6 工作环境

工作环境比较直观和易于选择，如吸油、压力和回油管路。 在吸油回路中需要考虑耐负压和真空工况的软管选择。空调及制冷系统的管路需要考虑介质温度、介质腐蚀性等特性的软管产品。冶金及一些高温明火工况中，选择耐高温、防火外胶层或者在管路外增加防火护套等。工作时不断地与周边摩擦和接触， 选择具有耐磨外胶层或者超耐磨橡胶的外胶层软管 产品。 全面考虑产品选型所涉及的各项综合因素，有助于选择正确的产品，保证使用安全和产品使用寿命以及优化产品整体的使用成本。

2 接头与套筒

2.1 金属接头的连接方式

主要包括螺纹式和法兰式， 下面介绍几种最常用的密封形式：

（1）24°锥面O 型圈弹性密封，如图3 所示。

（2）74°锥面金属硬密封，如图4 所示。

（3）平面O 型圈弹性密封，如图5 所示。

（4）法兰密封，如图6 所示。

2.2 接头芯材料

接头芯一般采用35#、45# 钢材作为接头芯材料，其中35# 抗变形能力较强， 耐老化性较强， 因此通常选用35# 制作弯管接头，但随着热弯工艺的成熟改善，弯管接头芯也可以选45# 钢材。

2.3 套筒

2.3.1 套筒材料

套筒通常采用20# 钢材制作，其具有优良的塑性，套筒齿挤出胶管与连接芯部紧密配合， 具有很好的抗拔脱能力。套筒有很多种类，根据不同的连接形式、工作环境、条件，需要的结构也不一样。

2.3.2 套筒类型

（1）不剥胶套筒，如图7、图8 所示。

（2）剥胶套筒，如图9、图10 所示。

图1 液压软管总成

图2 软管弯曲半径

图3 24°锥面O 型圈弹性密封方式

图4 74°锥面金属硬密封方式

图5 平面O 型圈弹性密封方式

图7 钢丝编织管不剥胶套筒

图8 紧凑型胶管不剥胶套筒

图9 钢丝编织管剥胶套筒

图10 钢丝编织管剥胶套筒

（3）双面剥胶套筒，如图11、图12 所示。

图11 超重型钢丝缠绕管（四层）双面剥胶套筒

图12 超重型钢丝缠绕管（六层）双面剥胶套筒

3 扣压方式及特点

软管的扣压方式主要由胶管的种类和工作压力及环境有关，主要有三种扣压方式：

（1）不剥胶扣压。 胶管的内胶和外胶不需要剥离，只需要选择安装相应的扣压模具，然后把管子装入，按下扣压即完成，生产过程简单，此种方式通常用于较薄外胶层的钢丝编织管。

（2）剥外胶扣压。将胶管外层的粘合剂剥离到一定的长度然后再扣压， 可以更好地让钢丝加强层与套筒的齿槽相接触，避免在受到压力冲击时发生拔脱。

（3）内外剥胶扣压。内胶层和外胶层都需要剥离一定的长度，通常用于大尺寸的超高压力钢丝缠绕胶管。

4 一体式接头组件

一体式接头组件广泛用于编织管。所谓的一体式，即把套筒和接头芯在安装到胶管上之前预扣为一体， 预扣时必须高度注意套筒和接头芯之间的同轴度误差在公差范围以内， 确保后期安装扣压时不会因套筒和接头芯的偏心而影响扣压质量进而影响产品性能。

5 液压软管总成

5.1 软管总成长度

软管总成长度L 以直接头芯端面或者弯接头芯中心为基准测量，如图13 所示。

表2 软管总成长度公差表

图13 软管总成长度测量方法

5.2 软管总成装配角

当液压软管总成的两端接头均为弯头时， 装配时两弯头之间有一角度关系。测量时把软管总成拉直，并沿直线方向看，把弯接头1 垂直向上，按顺时针测量弯接头2与垂直放置的弯接头1 之间的夹角， 即为液压软管总成的装配角，用V 表示，如图14 所示。

图14 软管总成装配V 角

5.3 软管总成的排布

软 管 的排布路线，也是软管接头选择的一项关键因素。 软管总成的排布会因拉伸、挤压、弯曲、或在与锐角处碰撞而破裂，因此不能在扭转状况下使用。 合理的连接器选择可以减少软管的弯曲和软管尺寸上的损失，还可以减小连接插头的位置。 软管布置时必须考虑到软管的运动平面并兼顾下述原则，如图15所示。

图15 软管总成的排布图

5.4 软管总成有效期

DIN 标准中规定，装配总成所用的软管应当是四年以内制造的， 软管总成生产后，使用年限不得超过六年，期间贮存的时间不得超过两年。

ISO 标准中规定，软管和软管总成的有效期不得超过十年。

软管经贮存后，若目测表面有龟裂、锈蚀等， 使用前应做压力测试。

接头体有效期不超过四年， O 型圈的有效期不超过两年。

5.5 安全

高压油可能导致严重的人身伤害， 不得用身体的任何部位接触压力下的液压软管总成件。 高压液压油射流造成的伤口绝对不能当作简单的伤口来对待， 必须立即处理! 从针眼射出的液压油甚至难以用肉眼看见，但它能够射穿皮肤进入人体，如果被液压射流击伤，必须立即就医。对软管总成进行压力测试时需远离危险区，并使用正确的防护。

6 结束语

液压软管总成广泛应用于各类液压系统中， 几乎每个液压设备都离不开它， 其可靠性的好坏直接影响整个液压设备的可靠性。本文对于如何根据液压软管的通径、压力、弯曲半径、介质、温度、工作环境六要素以及最常用的密封形式金属接头、套筒选型都做了研究分析，指出了液压软管总成的选用方法及日常使用注意要点。