內(nèi)嵌鋼絲液壓排吸軟管的研制

何孟群, 蔡 輝

（1.廣州橡膠工業(yè)制品研究所有限公司, 廣東 廣州 510280; 2.廣州膠管廠有限公司, 廣東 廣州 510828）

內(nèi)嵌鋼絲液壓排吸軟管的研制

何孟群1, 蔡 輝2

（1.廣州橡膠工業(yè)制品研究所有限公司, 廣東 廣州 510280; 2.廣州膠管廠有限公司, 廣東 廣州 510828）

隨著我國科學(xué)技術(shù)和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各行各業(yè)的自動(dòng)化程度越來越高，液壓技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣，人們也都在為提高各類機(jī)械設(shè)備的效率而努力?，F(xiàn)在液壓設(shè)備也向著更高的工作壓力、緊湊的布局及多種用途發(fā)展，這就要求配套的液壓膠管兼?zhèn)淠透邏?、低彎曲半徑、排吸等特點(diǎn)，同時(shí)要求管體輕巧，這便是考驗(yàn)?zāi)z管的制造技術(shù)。

耐高壓；輕量化；彎曲半徑；排吸兼?zhèn)?/p>

1 試 驗(yàn)

1.1 主要原材料

液壓系統(tǒng)的介質(zhì)主要為液壓油，液壓系統(tǒng)在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生一定的熱，因此油溫較高。故液壓管的膠料選用耐油性能優(yōu)良的丁腈橡膠及耐熱與耐候性能良好的氯化聚乙烯橡膠并用，配以適宜的補(bǔ)強(qiáng)劑、防老劑和硫化劑等配合劑。在膠管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，增強(qiáng)層選用質(zhì)量較輕的聚酯纖維線和鍍銅鋼絲。橡膠與骨架材料的粘合采用木質(zhì)素粘合體系[1]，摒棄了有毒有害的間苯二酚-甲醛-白炭黑（即間甲白）與鈷鹽并用的粘合體系。

1.2 主要設(shè)備

采用的設(shè)備主要有密煉機(jī)、開煉機(jī)、螺桿擠出機(jī)、纖維纏繞機(jī)、鋼絲纏繞機(jī)、三合一纏解機(jī)、硫化罐等。

1.3 配方

1.3.1 膠管內(nèi)膠層

其物性除了耐油性能，還需一定的耐熱性、耐疲勞性、高強(qiáng)度、高彈性及低永久變形等性能。在工藝性能上，要求膠料既有一定的可塑度滿足密煉、擠出的要求，又具有較好的挺性能夠抵抗骨架材料編纏成型時(shí)產(chǎn)生的張力。曾嘗試在配方中添加PVC、PVC糊樹脂或PVC/NBR合金來滿足上述工藝要求，但膠料的耐熱性與壓縮永久變形顯著變差。因此，膠料配方中使用了木質(zhì)素來部分代替（見表1）。

表1 內(nèi)嵌鋼絲液壓排吸軟管內(nèi)膠層的配方及性能評估

木質(zhì)素是一種固化的酚醛樹脂，與甲苯二酚—甲醛預(yù)縮聚樹脂具有類似的分子結(jié)構(gòu)，在內(nèi)膠層配方中起到替代甲苯二酚—甲醛粘合體系的作用，同時(shí)起到提高膠料挺性的作用[2]。

1.3.2 膠管中膠層

其作用是將骨架材料與底膠、外膠等粘合成一個(gè)整體。設(shè)計(jì)的中膠具有一定的力學(xué)性能，還應(yīng)具有優(yōu)異的粘合性能，通常使用間甲白與鈷鹽并用的粘合體系，但是間苯二酚揮發(fā)性較大，其與甲醛的反應(yīng)溫度較低，所以不能在密煉機(jī)中加入，但在開煉機(jī)中加入的分散性又得不到保證。而且，使用鈷鹽還會(huì)影響膠料的耐老化性能；鈷鹽與間苯二酚均有一定的毒性。因此，在配方中引入了木質(zhì)素以代替間甲白與鈷鹽并用的粘合體系（見表2）。

表2 內(nèi)嵌鋼絲液壓排吸軟管中膠層的配方

1.3.3 膠管外膠層

要求其具有一定的力學(xué)性能，還要求有優(yōu)異的耐熱氧老化、耐臭氧老化及抗紫外線的性能，同時(shí)還應(yīng)考慮其與骨架材料的粘合性能（見表3）。

表3 內(nèi)嵌鋼絲液壓排吸軟管外膠層的配方及對性能評估

1.4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

內(nèi)嵌鋼絲的液壓排吸軟管從內(nèi)層到外層分別由一層耐油的橡膠內(nèi)膠層、一層或多層纖維纏繞層、一層或多層中膠層、一層內(nèi)嵌鋼絲纏繞層和一層耐油及耐天候的橡膠外膠層組成。

根據(jù)市場調(diào)查，大口徑低彎曲半徑液壓膠管的工作壓力一般為1.0～3.0 MPa，安全倍數(shù)為4倍工作壓力，承受絕對壓力為17 kPa的耐真空性能。

這里選用了高強(qiáng)度的兩層或四層聚酯纖維線纏繞結(jié)構(gòu)，外加一層適當(dāng)直徑的鍍銅鋼絲，均勻地纏繞于管體上，從而在保證能夠承受負(fù)壓的情況下，進(jìn)一步提高膠管的承壓能力。

這里研究了內(nèi)徑從31.5～63.0 mm的內(nèi)嵌鋼絲液壓排吸軟管，并將其試制成產(chǎn)品。

1.5 性能測試

1.5.1 膠管成品性能檢測

根據(jù)產(chǎn)品實(shí)際使用情況，參照國外目前相類似的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)（美國工程師協(xié)會(huì)SAE 100R4標(biāo)準(zhǔn)）的要求對膠管的各項(xiàng)性能進(jìn)行測試。測試結(jié)果如表4所示。

2 結(jié)果與討論

經(jīng)過研制，試制產(chǎn)品的內(nèi)徑為31.5～63.0 mm的內(nèi)嵌鋼絲液壓排吸軟管的所有性能均符合美國工程師協(xié)會(huì)SAE J517 100R4中規(guī)定的技術(shù)要求，且具有以下突出優(yōu)點(diǎn)：

（1）其中各規(guī)格膠管的最小爆破壓力均比SAE J517 100R4中的指標(biāo)值高出1.7～5倍，規(guī)格越大，相差越遠(yuǎn)。

（2）所試制的膠管具有較低的彎曲半徑，特別適合緊湊型的裝配。

下面舉例列出內(nèi)徑63 mm的內(nèi)嵌鋼絲液壓排吸軟管與一般的液壓膠管的彎曲半徑對比表（見表5）。

從表5可以看出：內(nèi)嵌鋼絲液壓排吸軟管的最小彎曲半徑比其它類型的液壓膠管小一半以上。

表4 試制膠管的各項(xiàng)性能指標(biāo)

（3）內(nèi)嵌鋼絲液壓排吸軟管外徑遠(yuǎn)小于SAE J517 100R4中的指標(biāo)值，該軟管具有輕量化的特點(diǎn)，降低了安裝膠管時(shí)的勞動(dòng)強(qiáng)度。

表5 試制軟管與一般液壓膠管的彎曲半徑對比

表6列出了內(nèi)嵌鋼絲液壓排吸軟管試制產(chǎn)品與SAE J517 100R4的外徑對比。

（4）配方中采用了新型的木質(zhì)素粘合體系，替代了傳統(tǒng)的間甲白與鈷鹽并用的粘合體系，具有粘合可靠性高、無毒無害的特點(diǎn)，且同時(shí)改善了膠料的挺性。

表6 試制軟管與SAE J517 100R4的外徑對比

3 結(jié)束語

內(nèi)嵌鋼絲液壓排吸軟管的成功研制，填補(bǔ)了國內(nèi)的空白,達(dá)到國際先進(jìn)水平。同時(shí)拓寬了企業(yè)產(chǎn)品線，對提高企業(yè)競爭力具有積極的促進(jìn)作用。

[1] 陳朝暉, 董學(xué)騰, 鐘偉江, 等. 木質(zhì)素增強(qiáng)膠管膠料與鍍銅鋼絲粘合的研究[J]. 世界橡膠工業(yè), 2013, 42(增刊):16-20.

[2] 張仲倫, 蔡輝, 何孟群, 等. 木質(zhì)素補(bǔ)強(qiáng)高壓丁腈膠管[J]. 世界橡膠工業(yè), 2013, 40(2):26-29.

[責(zé)任編輯：鄒瑾芬]

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