葉玉春，肖文穎，李光福

（廣東科學(xué)技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)械與電子工程學(xué)院，廣東珠海 519090）

一種防止高壓供氣管道連接松脫漏氣的設(shè)計(jì)方案

葉玉春，肖文穎，李光福

（廣東科學(xué)技術(shù)職業(yè)學(xué)院機(jī)械與電子工程學(xué)院，廣東珠海 519090）

目前，珠三角一些汽車維修廠空壓機(jī)房高壓空氣供氣系統(tǒng)中，活動(dòng)式連接管道因鎖緊力不足，經(jīng)常松脫漏氣，為解決松脫漏氣問題，提出了通過加工環(huán)形凹槽的方法，以增加鎖緊力，達(dá)到防止管道松脫漏氣的解決設(shè)計(jì)方案。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，只要環(huán)形凹槽深達(dá)到0.3 mm以上，就能使10 kg/cm2氣壓的管道不松脫。

松脫漏氣；高壓供氣；管道連接；鎖緊力；環(huán)形槽

1 問題提出

目前在珠三角眾多的汽車維修廠中，必須用到高壓空氣壓縮機(jī)供氣系統(tǒng)，如圖1。

圖1 空壓機(jī)房

圖2 可拆式管道連接圖

在供氣管道系統(tǒng)中，有提供高壓空氣的壓縮機(jī)，有凈化空氣的油水過濾器，有通向車間工作場(chǎng)所的管道、閥門，其中有部份管道聯(lián)接是要求可拆的，如圖2。在空氣管道連接中，目前主要的連接方式有：（1）螺紋連接，優(yōu)點(diǎn)是連接可靠，不易松脫，缺點(diǎn)是密封性差，需要輔以封密填料；（2）粘膠連接，優(yōu)點(diǎn)是連接快捷，密封性好，缺點(diǎn)是不可拆裝，時(shí)間長(zhǎng)后粘膠老化，接口易滲漏；（3）可拆式螺母鎖緊連接，如圖3，優(yōu)點(diǎn)是可根據(jù)安裝需要，隨時(shí)拆裝變換位置，缺點(diǎn)是常常因螺母鎖緊力不足，鎖緊環(huán)鎖不緊管道，而造成管道漏氣松脫。本文主要研究的就是此類供氣管道存在問題及解決方案。

圖3 可拆式螺母鎖緊連接圖

2 松脫原因分析

從接觸到的汽車維修廠的空氣管道系統(tǒng)來看，管道材料有鐵管、塑料管、鋁合金管、不銹鋼管等，直徑從?15 mm～?40 mm較多，氣壓普遍在6～10個(gè)大氣壓之間，根據(jù)圖3結(jié)構(gòu)可知，密封圈起密封作用，它的密封性能取決于密封圈的材質(zhì)、變形量及管壁表面的平整度[1]，而阻止管道因氣壓作用松脫的是鎖緊環(huán)，加在鎖緊環(huán)身上的作用力是鎖緊螺母，當(dāng)鎖緊力大于管道的松脫力時(shí)，連接是安全的，反之則不安全，那么為什么會(huì)出現(xiàn)鎖緊力不足的情況呢？從圖3中看到，管道端面受壓力作用，作用力與氣壓大小及端面積成正比[2]，即F=P·S，現(xiàn)以直徑為32 mm的管子為例，受0.8 MPa個(gè)大氣壓作用的管件松脫力是：F=0.8×32×32×π/4=643 N，而鎖緊環(huán)施加在管道外表面的力與鎖緊螺母的力及鎖緊環(huán)齒壓入管道外表深度成正比，但從圖4結(jié)構(gòu)看，鎖緊環(huán)小端壓入深度小于0.2 mm，這就是易松脫的最主要因素。

3 解決方案

為使鎖緊環(huán)齒與管道之間有足夠大的止推力，將不同材質(zhì)的管道外表面壓入深度做了試驗(yàn)，得出經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1。

如果要求保證絕對(duì)安全，建議加工一道深0.5 mm的環(huán)形槽如圖5，環(huán)形槽要根據(jù)管道厚度及材料作不同處理，對(duì)于金屬材料的管道，如不銹鋼，厚度較薄，一般在0.8～1.5 mm之間，這保證臂厚強(qiáng)度，應(yīng)采用滾壓法產(chǎn)生的環(huán)形槽，而對(duì)于塑料管道，臂厚較厚，一般在1.5～3 mm之間，不宜采用滾壓法，應(yīng)采用切削法，加工出一深約0.5 mm環(huán)形槽。

為了驗(yàn)證方案的可靠性，進(jìn)行了兩種試驗(yàn)：模擬試驗(yàn)和實(shí)際試驗(yàn)，現(xiàn)分別總結(jié)如下。

（1）模擬試驗(yàn)

分別選取兩段材質(zhì)鋁合金的管道，直徑32 mm。未壓環(huán)形槽和壓有0.3 mm深的管道均按正常的安裝順序，扭緊鎖緊螺母，然后用拉力試驗(yàn)機(jī)分別拉伸[3]，如圖6，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2。

圖4 光滑管道端部圖

圖5 帶環(huán)形槽管道圖

表1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

圖6 拉力試驗(yàn)圖

表2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

結(jié)果表明，有環(huán)形槽的管道抵抗力遠(yuǎn)大于無環(huán)形槽的管道，而只要槽深達(dá)到0.3 mm以上，管理的安全性就非?？煽苛恕?/p>

（2）實(shí)際試驗(yàn)

試驗(yàn)方法是在空壓機(jī)管道系統(tǒng)中，分別安裝帶環(huán)形槽深0.3 mm米、0.5 mm、0.7 mm和無槽的四段，逐漸加大氣壓，結(jié)果氣壓到6 kg/cm2時(shí)，無槽連接處出現(xiàn)漏氣，氣壓到8 kg/cm2時(shí)，就脫出了，如圖7。去掉無槽管道，重新接好，只試驗(yàn)帶槽的二段，結(jié)果氣壓達(dá)到10 kg/cm2仍未失效，因空壓機(jī)最大壓力已達(dá)上限，未試出失效壓力值。

結(jié)果表明，只要槽深有0.3 mm，管道系統(tǒng)就非?？煽苛?。

圖7 無環(huán)形槽管道脫落圖

4 結(jié)論

解決可拆式高壓管道松脫問題，主要原因是鎖緊力不足和鎖緊環(huán)齒壓入深度小于0.2 mm所致。只要在管道外臂壓出一道深0.3 mm寬1 mm的環(huán)形槽，使鎖緊環(huán)齒頂住槽底，防松脫力就大大加強(qiáng)，可靠性就大大提高。

［1］李新德.液壓與氣動(dòng)技術(shù)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2009.

［2］吳桂英.材料力學(xué)［M］.北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，2005.

A Design of Preventing the Loose Connection Leak of High Pressure Gas Pipeline

YE Yu-chun，XIAO Wen-yin，LI Guang-fu
（School of Mechanical&Electronics，Engineering Gaungdong Institute of Science and Technology，Zhuhai519090，China）

Now in the PRD，high pressure air supply system of some auto repair factory air compressor room，movable connecting pipe for locking force is insufficient，often loose leakage，in order to solve the problem of loose leakage，this paper put forward a method through the annular groove processing，in order to increase the clamping force，to prevent the pipeline loose leakage.The experimental results show that，as long as the depth of the annular groove to 0.3mm above can make the pipeline of 10kg/cm2pressure do not loose.

loose leakage；high pressure gas；pipe connections；locking force；annular groove

TH48

：A

：1009－9492(2014)12－0219－03

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.12.056

葉玉春，男，1959年生，廣西容縣人，大學(xué)本科，工程師。研究領(lǐng)域：汽車整形技術(shù)。已發(fā)表論文6篇。

(編輯：王智圣)

2014－06－12