设计指南：软管与管道

液压导管的重要性

任何关于液压系统的书籍都有涵盖泵、气缸和阀门的主题。然而，它们中的许多并没有就软管和管道组件的优缺点提供指导。由于选择其中一个具有安全性、成本和性能后果，因此了解它们各自的差异非常重要。

即使在设计良好的系统中，当一个组件发生故障或需要更换时，也经常会出现更换零件短缺的情况。维护技术人员必须不断决定用软管代替油管或用油管代替软管是否安全。尽管它们缺乏魅力，但正确选择流体输送导管对于降低突然故障的风险和确保理想性能大有帮助。

液压导管用于将液压系统内的所有主要部件连接在一起。有两种类型：金属管或软管。无论是哪种类型，他们都必须执行三项任务：1

促进流动而不会引起不必要的湍流和压降，
避免因内外压力而爆裂塌陷，
防止泄漏。
                                                             图 1：典型金属组件的组件

液压软管

虽然金属管材通常由钢制成，但可以在利基应用中找到其他材料，例如航空中的铝和铜。然而，碳钢和不锈钢是普通用户的主要选择。钢管通常制造为冷拔无缝管或焊接管。冷拔管是液压系统的首选，因为它们提供更好的外部和内部光洁度并具有更高的公差控制；这些软管的表面光洁度可最大限度地减少摩擦损失。对于小容量系统，管道还可以以更小的体积和重量来处理压力和流量要求。2管材的主要优点之一是它被认为更容易处理并且可以重复使用而不会出现任何密封问题。

金属管的末端通常是喇叭形的，以形成有角度的表面，这是装配装配所必需的（参见图 1）。该图还显示了金属组件的其他典型组件。扩口操作需要特殊的工具和程序，以避免缺陷并不会过度强调末端。

弯管的好处

钢管可以弯曲，以符合特定的布线需要，便于安装；这有助于减少必要配件的数量。但是，需要注意的是：压降和发热在弯道中的影响比在直道中的影响更大，从而降低了系统效率。因此，任何设计师都必须在弯曲和效率之间取得适当的平衡。

                                                          图 2：正确和不正确的管道安装方法

如果不使用弯曲，可能会出现几个问题。例如，切割任意两个锚点之间的精确长度是非常困难的。即使成功，该配件也可能在管的扩口部分上产生不希望的应力，可能会削弱它。缺乏弯曲还可以防止管道弯曲，并限制其适应振动和热膨胀和收缩的能力。这很容易导致疲劳失效。图 2 显示了正确和不正确的管道布局示例。3

公司采用不同的工具和方法来弯曲管子，根据材料、尺寸和壁厚选择一种。无论选择何种方法，不超过该特定管道的最小弯曲半径至关重要。弯曲必须光滑，没有压扁或弯曲的迹象。还值得一提的是，管材切割还需要足够的工具和程序，以便为后续的扩口操作提供所需的光洁度。

液压软管

                            图 3：具有三种增强型的液压软管的剖面图：编织型、螺旋型和螺旋型

当连接的组件受到移动或存在振动问题时，软管是首选解决方案。它们由不同材料分层组合而成；这些层的数量和类型取决于应用程序；压力、尺寸、化学相容性等。一般有3层：内胎、加强层、外保护层。

内管材料（通常是橡胶）与液压油直接接触。因此，它必须与软管将承受的温度范围在化学上兼容。加强件负责确保软管的压力能力。材料类型、图案排列和层数是决定软管压力范围的因素。根据应用，钢丝是最常见的加固材料，以螺旋状、螺旋状或编织状排列。例如，抽吸应用通常选择螺旋加强型，以免软管在运行过程中塌陷，见图 3。外层或覆盖层具有保护内管和加强层免受软管将要进入的环境影响的功能。用过的。像这样，

软管结构已被多个机构标准化，例如 SAE、ISO、BSI、DIN 和 API。其中，在美国最常见的是 SAE J5-17，也称为 R 系列。本标准涵盖移动和固定设备的尺寸、结构、应用和压力等级。

                                                                图 4：软管布线和安装指南

软管布线

液压软管的布线受到限制，与管道类似，参见图 4。虽然软管比管道更灵活，但需要一定的松弛度以允许装配、振动和热效应。它们还具有最小弯曲半径，应由制造商提供。即使选择和安装正确，软管的使用寿命通常也比管道短得多。软管不太耐用的主要原因之一是弹性体在暴露于大多数工业环境时往往会变质。一个令人恼火的概念是，这种恶化很少能被监测并用于剩余寿命预测。

                                                           图 5：挖掘机臂上的油管和软管组合

液压系统设计指南的简短版本可以按照以下指南进行总结：“使用油管；除非零件之间存在过度振动或相对运动。” 就像生活中的许多其他事情一样，现实可能会更加微妙。尽管对于许多应用来说，软管和管子之间的选择是显而易见的，但有些应用需要仔细考虑这两种导管的优缺点。应用程序的最终安排甚至可以将两者结合起来，就像许多移动建筑设备的情况一样，参见图 5。

液压软管通常比管道更昂贵，尽管它们有局限性，但它们通常用于人们期望找到管道的应用中。比如降噪。根据系统的特性（泵、腔室、水箱等），正常运行的噪音水平可能会在一种称为共振的现象中被放大。如果是这种情况，软管由于更具弹性而具有自然的阻尼效果。在维护过程中，由于安装方面的挑战，通常很想用管道代替软管。尽管后者的成本较高，但它们更容易制造（或采购）并且可以加快安装速度，尤其是在处理未对准的端口或紧凑型设备时。此外，可能很难找到用于弯曲和扩口较大尺寸管子的特殊工具。另一方面，软管选择比管道要检查的项目更多。例如，能够处理工作压力的流体兼容软管可能太硬或太重而无法布线。在处理螺旋增强软管时尤其如此。表 1 总结了软管和管道的优点和局限性。4


最后的想法

对于用户来说，重要的是要了解液压系统的油管和软管之间的区别，并考虑与选择其中一种有关的一些工程考虑因素。通过选择最适合相关应用的组件，操作员可以降低过早失效的风险并提高用户的安全性。