气压制动系统用管接头的设计及应用探讨

彭龙 王伟 李恩海130011) (一汽解放汽车有限公司 长春 摘要:基于特定气制动管路的布置方式,结合标准法规和产品设计要求对气压制动系统中管接头的设计及应用特点进行了介绍。通过对气压制动系统用管接头结构、材料和应用差异的对比分析,为气压制动系统总成产品设计提供参考。关键词:制动 接头 法规 压力测试连接器U463.55 B Doi:10.19710/j.cnki.1003-8817.20180179中图分类号: 文献标识码:

Automobile Technology & Material - - Workshop Solution -

1 前言

随着技术的发展,用户和车辆管理部门对商用车行驶安全性提出了更高的要求。对从事人员和货物运送的商用车来讲,保证其制动系统可靠性就显得尤为重要。管接头作为制动回路的连接元件,对回路气密性保障发挥重要作用。围绕管接头布置和设计应用时需要注意的事项进行介绍。

2 气压制动回路介绍

气压制动回路有行车制动回路、驻车制动回1路及辅助用气回路等。图 所示为某牵引车气压制动回路原理图。GB 7258-2017

对于行车制动回路,按 的要求,

作者简介:彭龙( 1976—),男,工程师,学士学位,研究方向为商用车项目管理。

(1988—),通讯作者:王伟 男,助理工程师,学士学位,研究方向为标准件应用管理。 1应采用双回路或多回路。图 在回路布置上,回路21 22 1保护阀的 口、 口分别通向行车储气筒 和储2, 21 22气筒 经脚制动阀 口、 口输出的压缩空气各/自形成两个分支回路,除了控制前 后桥制动,还通41 42向挂车阀 口和 口,作为挂车行车制动的控制回路。 图1 气压制动原理图 3 3对于驻车制动回路,从驻车储气筒 分出 条11 1支路,分别通向挂车阀 口,手制动阀 口、驻车1 21 4继动阀 口。手制动阀 口连接驻车继动阀 口22作为中后桥驻车制动的控制回路,手制动阀 口43连接挂车阀 口作为挂车驻车制动的控制回路。当前回路保护阀已逐渐由四回路拓展为多回

路,针对多回路保护阀,驻车制动回路直接接空气1 3处理单元,允许省去图中的驻车储气筒 。多回1路保护阀接口关系如表 。

3 管接头应用特点3.1 基本信息气压制动系统常用的管接头有三种结构形( Q800B式,有用于管路连接的卡套式管接头 如 系) ( Voss 230 Voss232)列 、快插接头 如 、 和用于气压检测的压力测试连接器。3.2 卡套式管接头

卡套式管接头当前只用于空气压缩机与空气处理单元回路双层卷焊钢管或冷拔无缝钢管两端的连接,除个别活动位置还使用橡胶管外,其它回+路基本上都使用尼龙管 快插接头的形式,主要基于以下考虑。a.金属管具有耐高温、散热快的特点,空气压

-40 ℃- +缩机与空气处理单元回路通常要求满足210 ℃

的使用温度,而尼龙管不能满足此温度要

求; b.卡套式连接要求控制螺母拧紧力矩,否则有可能因密封不严而漏气,存在一定风险。此外,卡套式管接头刃口比较尖锐,容易损伤尼龙管,故不在尼龙管上使用; c.钢管内部易锈蚀,而尼龙管不存在锈蚀问题,所以尼龙管的应用范围更广; d.金属管无法随意弯曲,要采用很多过渡接头,

GB 12676对回路的制动响应会造成不利影响(按2014 0.2 s

要求,当促动时间为 时,从开始促动制动系统控制装置至制动气室的压力达到稳态最大压75% 0.6 s)力值的 时所经历的时间不应超过 。根据

2[相关资料,影响回路响应时间的因素见表 1]。通过优化管路和接头选用,可达到或超过法规要求。 3.3 快插接头某商用车产品当前使用的钢质直通快插接头2结构形式见图 。快插接头材料主要有碳钢、铜合金和尼龙,部分企业为了兼顾防腐和轻量化会使用一些铝合金快插接头。

相比于钢质快插接头,尼龙快插接头无锈蚀现象,同时也易实现轻量化,但试验发现,目前工

φ6×1艺条件下与 尼龙管配合的尼龙接头存在低温冲击强度不足的风险。针对此问题,目前小规格的快插接头通常使用铜合金来保证接头强度,其余规格使用尼龙材料,以兼顾密封性能、成本和轻量化要求。

对于尼龙快插接头,除了低温冲击强度、耐紫外线、耐化学性和耐氯化锌等要求,还应考虑竹节端倒齿与尼龙管的连接、快插端与螺母座的连接强度。竹节倒齿与尼龙管的拉脱力最小值可以参照1[公式 2]。≥ 1.1∙( σ 1) Ft ν d1 - s)π∙ s ( PA11/PA12式中, σν为 管爆裂压力常数; d1为尼龙管的公称外径值;为尼龙管的壁厚; s π为圆周率。

快插端与螺母座之间的连接强度,评价标准3通常有以下 方面。a.尼龙管是否断裂; b.尼龙管与接头是否分离; c.卡环与接头是否分离等。通过试验验证,在达到或超过管总成抗拉强度值时,尼龙快插接头首先发生的失效点一般都在竹节与尼龙管端。对于碳钢、铜合金和尼龙材料快插接头的功3能特性对比见表 。

钢质快插接头的锈蚀问题影响制动功能发挥,对于底盘镀锌零部件,为保证足够的防腐能

15 μm力,通常要求最小局部厚度 。为了解钢质快插接头镀锌的防腐性能,针对某供应商提供的镀锌彩色钝化的样品,剖切后进行了中性盐雾试验, 24 h即已出现红锈,远低于底盘防腐设计要求。

3 4盐雾试验前后快插接头照片见图 和图 。分析后认为是由于电磁屏蔽的影响,内部镀厚达不到设计要求。 为降低锈蚀风险,目前主要采取两种改进方式。a.增加辅助阳极或使用涂覆工艺,但成本提升很大。部分接头供应商已开发出表面处理为锌铝720 h;涂层的快插接头,盐雾时间可达到 b.使用防腐效果好的材料,如铜合金等。除了锈蚀问题,管路总成密封性也同样重要,以下举两个应用实例。Q235实例一:供应商反馈,按 生产的快插接头在表面处理过程中竹节端倒齿部位易产生磕碰伤5,见图 管路总成存在漏气风险。通过现场确认,改20# 20#用性能更优的 钢,表面状态有很大提升。 钢Q235 4和 钢材料和碳含量检验结果对比见表 。 实例二:快插接头密封圈耐油及热空气老化后的物理特性等对密封性能有较大影响。本企业接头NR EPDM密封圈以前使用 、 等材料,但试验发现部分管路总成泄露量超标,当更换为耐油、耐候性更好NBR 5的 后,气密性有很大改观。表 为国内某供应NBR商提供的 材质密封圈的材料特性检验结果。

3.4 压力测试连接器

3.4.1 法规及标准要求法规及标准中对压力测试连接器使用相关的6[要求见表 3-5]。 1 6针对图中的气压制动回路,按表 的法规要求,压力测试连接器的布置方式如表 。 3.4.2 压力测试连接器应用连接器应满足系统工作压力作用下的密封性并保证阀体和阀芯的滑动配合,目前部分接头供应商已已开发出本体材料为尼龙,带连接器的快8插接头具体见图 。 连接器在使用中,发生不到一年防尘帽老化,断裂现象。通过确认 国外某著名接头供应商防尘TPE CR,帽材料为 及 国内有个别接头供应商使用EPDM。为了进一步确认实车情况,针对用户已使用两年且防尘帽状态良好的对标车连接器防尘帽和本企业失效防尘帽进行了材料鉴定试验,鉴定8结果见表 。 TPE NBR,结果证明 比较 长期耐老化性更好。防尘帽所用材料的性能对比如下:

NBR:耐汽油及脂肪烃的性能很好,气密性较好,但其耐寒性及耐臭氧性较差; CR:具有优良的耐臭氧性,耐油、耐溶剂、耐酸碱以及耐老化、气密性好等特点。主要缺点是耐寒性较差,比重较大; EPDM:耐臭氧特性十分突出,耐老化性能优异,具有极好的弹性,但耐油性差; TPE: CR EPDM耐候性、耐油性均优于 和 。TPE>CR>EPDM>NBR材料成本排序: 。EPDM考虑到底盘油污环境对 可能造成的脆CR化风险,为提升整车品质,防尘帽选用 材料进行整车验证,后续应用效果良好。 4 结束语本文结合了实际工作经验,对卡套式管接头及各类材质快插接头的整车布置、性能设计及应 用差异进行了介绍。最后结合压力测试连接器标准法规要求,对其布置位置及连接器防尘帽在实际使用中出现的质量问题进行了分析介绍,为连接器选用提供参考。 参考文献: [1] , .龙雪辉 胡锡挺 商用车气压制动系统相应时间的优化[J]. , 2013(14):44-45.企业科技与发展[2] DIN 74324-1:1996, Polyamide tubing for air braking sys⁃ tems part1— Requirements and tesing[s]. IHS, 1996. [3] GB 7258- 2017, [S].机动车运行安全技术条件 北京:中, 2017.国标准出版社[4] JT/T 1178.1- 2018, 1营运货车安全技术条件第 部分: [S]. , 2018.载货汽车 北京:人民交通出版社[5] GB 12676-2014, 商用车辆和挂车制动系统技术要求及[S]. , 2015.试验方法 北京:中国标准出版社 AT &M

图5 钢质快插接头磕碰伤

图3 盐雾试验前

图4 盐雾试验后

图7 后桥驻车制动回路的布置方式

图8 带压力测试连接器的快插接头

图6 后桥压力测试连接器布置

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