CN102679054B - 一种耐脉冲性钢丝缠绕液压胶管 - Google Patents
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Abstract
一种耐脉冲性钢丝缠绕液压胶管，包括内层胚管和外层保护层，在内层胚管的外壁上缠绕有钢丝骨架，钢丝骨架由内向外依次有四层钢丝及中胶片螺旋缠绕构成，四层钢丝螺旋缠绕层的螺旋线的外径不同，四层钢丝螺旋缠绕层的螺旋线的角度也各不相同。本发明针对耐热油超高压缠绕胶管的钢丝骨架的排列方式进行优化设计，摆脱以往的部分靠经验设计确定钢丝骨架缠绕角度及各层钢丝角度的匹配，保证钢丝缠绕胶管的生产更加合理，使该产品的质量与寿命得以大幅度提高。通过应用该技术的分析与优化设计，使原有的耐热油超高压缠绕胶管钢丝骨架结构更加合理，致使胶管的寿命有大幅度的提高，通过成品脉冲试验发现由原设计的30万次—50万次，提高到优化设计后的90万次以上。大大提高耐热油高性能钢丝缠绕胶管产品的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种超高压钢丝缠绕液压胶管，具体的说是涉及一种长寿命的高压钢丝缠绕胶管。
背景技术
随着我国及世界矿山工程机械的不断发展，对传递液压动力的高压液压胶管要求进一步提高，该胶管要求在高温液压油的脉冲高压下，并且在露天环境下，因此需要有较长的使用寿命。因此，对该产品的相应各部位胶料及骨架结构要求较高，只有合理的胶料性能及骨架钢丝的排列，优化开发出用于生产高性能钢丝缠绕液压胶管最为合理的各层骨架钢丝的缠绕角度和缠绕方式，保证产品的脉冲试验达到90万次以上，保证高性能产品的同时使生产厂家得到较大的产品利润。
目前的钢丝缠绕--超高压液压胶管,管体在脉冲压力作用下容易发生长度及直径的变化，同时体积大，钢丝缠绕液压胶管的各层骨架钢丝的缠绕角度和缠绕方式不同，部分靠经验设计确定钢丝骨架缠绕角度及各层钢丝角度的匹配，其钢丝缠绕胶管的生产不尽合理，通过成品脉冲试验30万次—50万次，胶管在内压作用下管体的骨架层容易发生位移。从而严重影响液压胶管的质量与寿命。
发明内容
本发明的目的就在于克服上述不足提供一种耐脉冲性钢丝缠绕液压胶管。
本发明的目的可通过以下措施来实现：
一种耐脉冲性钢丝缠绕液压胶管，包括内层胚管和外层保护层，在内层胚管的外壁上缠绕有钢丝骨架，钢丝骨架由内向外依次有四层钢丝及中胶片螺旋缠绕构成，四层钢丝螺旋缠绕层的螺旋线的外径不同，四层钢丝螺旋缠绕层的螺旋线的角度也各不相同。
上述耐脉冲性钢丝缠绕液压胶管，所述第一层钢丝的螺旋线角度a1是54.7度，第二层钢丝的螺旋线角度a2是54.5度，第三层钢丝的螺旋线角度a3是55度，第四层钢丝的螺旋线角度a4是55.4度。
上述耐脉冲性钢丝缠绕液压胶管，所述内层胚管内径为25mm，第一层钢丝的螺旋线角度是54.7度，外径是31.1mm，行程68mm，第二层钢丝的螺旋线角度是54.5度，外径是32.6mm，行程72mm，第三层钢丝的螺旋线角度是55度，外径是34.1mm，行程74mm，第四层钢丝的螺旋线角度是55.4度，外径是35.6mm，行程76mm。
采用上述技术方案，本发明有以下优点：本发明针对耐热油超高压缠绕胶管的钢丝骨架的排列方式进行优化设计，摆脱以往的部分靠经验设计确定钢丝骨架缠绕角度及各层钢丝角度的匹配，保证钢丝缠绕胶管的生产更加合理，使该产品的质量与寿命得以大幅度提高。通过应用该技术的分析与优化设计，使原有的耐热油超高压缠绕胶管钢丝骨架结构更加合理，致使胶管的寿命有大幅度的提高，通过成品脉冲试验发现由原设计的30万次—50万次，提高到优化设计后的90万次以上。大大提高耐热油高性能钢丝缠绕胶管产品的使用寿命。
附图说明
图1是发明的结构示意图。
图2是本发明产品在一个脉冲周期内的压力试验曲线图。
具体实施方式
如图1所示的一种耐脉冲性钢丝缠绕液压胶管，包括内层胚管1和外层保护层6，在内层胚管1的外壁上缠绕有钢丝骨架，钢丝骨架由内向外依次有四层钢丝及中胶片螺旋缠绕构成，四层钢丝螺旋缠绕层的螺旋线的外径不同，四层钢丝螺旋缠绕层的螺旋线的角度也各不相同。
本发明以内层胚管内直径为25mm为例进行说明：所述内层胚管1内径为25mm，第一层钢丝2的螺旋线角度a1是54.7度，外径是31.1mm，行程68mm，第二层钢丝3的螺旋线角度a2是54.5度，外径是32.6mm，行程72mm，第三层钢丝4的螺旋线角度a3是55度，外径是34.1mm，行程74mm，第四层钢丝5的螺旋线角度a4是55.4度，外径是35.6mm，行程76mm。
图2中X轴是一个脉冲S，Y轴是压强，1bar=0.1MPaa，曲线b1和b3是钢丝缠绕液压胶管的标准曲线，b2是本发明产品在一个脉冲周期内的的压力曲线，b3是一个脉冲下压力的最高标准线。钢丝缠绕液压胶管的压力曲线只有在b1和b3之间才是合格的。本发明能够保证产口的脉冲试验达到90万次以上。
本发明在橡胶及复合材料有限元理论的指导下，应用国际先进的大型有限元分析软件，建立不同规格的胶管的管体的几何模型，结合大量配方试验，对耐热油高性能钢丝缠绕胶管用高分子材料（胶管相应各部位混炼胶）性能进行测试（模量试验），得到各部位材料的材料特性参数，形成管体的材料模型，应用计算工作站结合美国MSC公司的大型非线性FEA软件---MARC或ABQUS，对关心的管体的骨架角度排列、压力下管体材料受力、管体安全倍数、接头部位不同扣头量与内胶的接头应力分布、胶管扣头部位失效仿真、钢丝排布优化后管体压力作用下的变形仿真等进行仿真和计算，以指导高压钢丝液压缠绕胶管的工艺参数的精确制定，提高产品质量。
1.本发明通过对不同规格耐热油超高压缠绕胶管内、中、外胶料的应力---应变曲线的测定，设置管体几何模型和材料模型的制定；
2.该发明中应用相应的大型非线性有限元软件对不同规格耐热油超高压缠绕胶管各层钢丝缠绕角度改变从50o到60o，考察管体受力关系及优化；
3.不同规格耐热油超高压缠绕胶管管体各层钢丝的受力及安全倍数计算；
4.不同规格耐热油超高压缠绕胶管接头部位不同扣头量（2mm-5mm）与内胶的接头应力分布及接头部位失效的仿真；
5.不同规格耐热油超高压缠绕胶管钢丝排布优化后管体压力作用下的变形仿真。
Claims (1)
1.一种耐脉冲性钢丝缠绕液压胶管，包括内层胚管（1）和外层保护层（6），其特征在于：在内层胚管（1）的外壁上缠绕有钢丝骨架，钢丝骨架由内向外依次有四层钢丝及中胶片螺旋缠绕构成，四层钢丝螺旋缠绕层的螺旋线的外径不同，四层螺旋缠绕层的螺旋线的角度也各不相同，通过非线性有限元软件对不同规格耐热油超高压缠绕胶管各层钢丝缠绕角度进行设计，所述内层胚管（1）内径为25mm，第一层钢丝（2）的螺旋线角度是54.7度，外径是31.1mm，行程68mm，第二层钢丝（3）的螺旋线角度是54.5度，外径是32.6mm，行程72mm，第三层钢丝（4）的螺旋线角度是55度，外径是34.1mm，行程74mm，第四层钢丝（5）的螺旋线角度是55.4度，外径是35.6mm，行程76mm。
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