汽车管路介绍（下）

四、 汽车管路设计

4-2. 橡胶管设计

橡胶管分很多种，单层橡胶管，多层橡胶管（编织层）。其按照材料分类，可分为NBR，CR，FKM，EPDM等。本文不作分层比例的论述。

4-2-1. 橡胶管弯曲半径R

橡胶管以水管举例。其弯曲半径R直接影响产品设计质量和稳定性。设计过程中，由于其边界条件的限制，橡胶水管有设计弯曲度，以满足周围边界条件。橡胶水管弯曲半径的最小值Rmin的选择一般由橡胶水管的内径d和弯曲角度α决定。

当橡胶管的内径大于60mm时，其弯曲半径参照下表

4-2-2. 橡胶管扩口长度H及过度长度h

橡胶水管的设计过程中，由于两端硬管的外径不同,为满足尺寸配合要求，一般采用与硬管外径较大的一段连接的橡胶水管进行扩口，需要从设计中考虑橡胶水管扩口长度H和过渡段长度h的定义

扩口长度H与另一连接端硬管长度L一致。过渡段长度h的设计要求可参照下图表格： 

4-2-3. 胶管卡箍标识

橡胶管连接常用VDA接头或者卡箍等连接方式。对于卡箍连接，需要在胶管两端增加安装标识，以确保胶管在装配时正确的走向，卡箍标识也可以保证卡箍装配位置的正确性和一致性。

目前常见标识为条形和工字形两种，其中条形标识在工艺上更容易实现，因此在设计上推荐使用条形标识。

每家供应商及整车厂都会有条形标识的设计要求，本文推荐设计为长20mm、宽5mm的标识，便于生产及装配识别。有的主机厂为了确保胶管上下端的防错连接，通常在同根胶管的两端以不同颜色区别。如下图：流入端（下）为黄色，流出端（上）为白色。

五、 汽车管路设计-紧固件

5.1. 弹性卡箍

弹性卡箍具有装配方便、成本低的优点，但密封性能等相对于下文中介绍的其它两种卡箍要差。

5.1.1 弹性卡箍的结构-示意图

da：卡箍自然直径 ；b：宽度 ；dn：工作直径 ；d0：最大直径

5.1.2 弹性卡箍的种类及装配工具

5.2. 蜗轮蜗杆卡箍

5.2.1 涡轮蜗杆卡箍的介绍

涡轮蜗杆卡箍具有良好的紧固性能和密封性能，但由于涡轮蜗杆卡箍成本较高，在弹性卡箍和单耳无级卡箍满足不了的情况下才选用蜗杆卡箍。

5.2.1 涡轮蜗杆卡箍的结构-示意图

主要由蜗杆和钢带构成。可以参照橡胶管连接处的外径，对照表选择可以使用的型号即可。（卡箍供应商如欧梯克都有理论的尺寸表供方案选择匹配）

5.3 单耳无极卡箍

5.3.3 单耳无级卡箍的介绍

在蜗轮蜗杆卡箍和弹性卡箍都不能使用的情况下，我们会选择单耳无极卡箍。例如，如果装配的橡胶管外径尺寸小于14mm时，蜗轮蜗杆卡箍不可用，而弹性卡箍的夹紧力较小，容易失效。这时考虑就要使用单耳无级卡箍。

单耳无级卡箍的稳定性比弹性卡箍好，但因其无法重复使用，又称作“一次性卡箍”，成本也比弹性卡箍高。

5.3.2 单耳无级卡箍的结构-示意图

L——耳状长度                   D——自由状态直径

d——夹紧状态直径               S——厚度                 B——宽度

5.3.3 单耳无级卡箍的选配

单耳无级卡箍的选配方法和蜗轮蜗杆卡箍相同，确定连接处橡胶管的的外径后，对应各单耳无级卡箍的理论调节范围选择即可。

5.4  快插接口

管路使用最多的快插接头主要分两种：SAE及VDA接头。SAE多用于小管径的燃油系统，VDA多用于大管径的水管系统。后续将有章节专门介绍快插接头的设计及选型。

六、 汽车管路生产工艺

本章节主要介绍挤出尼龙管的制造、生产工艺。

6.1 挤出成型定义：

通过加热、加压使物料以流动状态连续通过口模成型的方法。挤出过程即加料塑化成型定型过程。

6.2 多层尼龙管成型工艺

以燃油管路（多层管）挤出生产过程举例：

过程I：原料干燥、添料及计量

挤出前的干燥很重要。不同产品要求，有时候需要在原料中添加增塑剂、稳定剂、润滑剂、着色剂等，来满足产品的特殊要求；

过程II：计量，挤出，定径

a. 通过分析各个料粒的移动来判断材料供应的变化，包括失调断料、堵塞或流量的变化等。

b. 任何异常，可及时报警，并保证挤出机出现异常前，操作者有足够的时间处理。

c. 监督每一层的流动有助于确保产品最佳质量的能力

过程III：在线检测

a: X-射线，超声波等可以在线实时测量外径、壁厚、内径、偏心等关键尺寸；

b: 外径、壁厚超出公差范围时，系统可以报警并进入废品管理模式，防止不合格品的流出；

c: 通过手机的外径、壁厚等数据，设备参数可以及时进行闭环调节：例如可以改变牵引机速度参数来闭环调节壁厚；

过程IV：表面热处理，冷却（热处理）

挤出过程会在管材内部产生应力，表面热处理可以消除应力，改善管材断裂伸长率和管材的表面质量。

过程V：标识打印，截长

成型后的管路还需要经过热成型、装配、尺寸及气密性检测等生产过程步骤，才可以包装、运输交货。

七、 汽车管路测试验证

产品分为材料验证、零件验证、整车验证。零件和整车验证主要有：拉伸强度、断裂伸长率、低温挠曲、耐弯折、爆破压力（常温）、爆破压力（高温）、低温冲击、耐燃油、耐石击等测试项目。零件和整车验证都有国标、企标等标准，本章不作论述。

本章会简述尼龙管材料的试验项目和测试方法。

7.1 聚酰胺的性能要求

7.2 测试要求

7.2.1通常而言，每个测试项目需要一定量的测试样品。我们一般定义5个样品，并记录算术平均值。

7.2.2样品在测试前必须在23±2°C 温度下，相对湿度50±5%的条件下放置24小时。 

7.2.3 测试项目的结果和相关执行标准需在7.1的表格中列出。

7.2.4关于老化后的试验，同一个规格、材料的试验需要准备5个样品，测试条件为150±2°C 的空气循环烘箱中，测试时间为70±2小时。样品需要冷却到23±2°C，按照附件A中的第5项进行冲击实验。

7.3 测试方法

7.3.1密度测试：

参考标准：ISO 1183

测试温度: 23°C

测试方法: 将样品放入容器，测量重量变化，通过重量的变化与体积的关系计算材料密度。

7.3.2熔点测试：

参考标准：ISO 3146

测试方法：将粒料切成5mg重的小颗粒，然后放入密闭的铝容器。按照从0℃到260℃的温度，分阶段加热。加热后冷却，然后再加热。根据热变化曲线推算熔点并记录。

7.3.3析出物测量：

参考标准：DIN 53738 Method A

样品尺寸：用剪刀或刀具，将管子样品切成小块，放入萃取测试容器中

萃取液:乙醇或普通酒精 

测试过程:将样品放置在一个精确的0.5毫米到3.15毫米之间的金属丝网中，金属丝网放置在测试液中，萃取18±1小时，然后取出样品。

试验记录:测试实验前和实验后的样品的重量。计算重量损失的百分比以得到析出率。

7.3.4相对应力测量：

参考标准：DIN 53758

样品尺寸: 准备长度为240mm的样品。  

测试介质: 使用水作为压力传送介质，水温控制在23±2°C.

测试过程: 管子样品须完好紧固的安装，建议使用接头以避免压力泄漏。将管子样品和接头浸没在测试液体重最少60分钟。 测试5个样品，并记录爆破压力，爆破时间和介质温度。

试验记录: 使用以下公式计算相对应力:

7.3.5冲击测量：

参考标准：ISO 179

样品尺寸：最少50mm长的直管

测试温度：23°±2C

相对湿度：50% RH

测试条件:设定摆锤的速率为3.6 to 4.0 m/s (最佳为 3.8 m/s)，设定摆锤冲击能量为7.5J

测试样件需要在–40℃环境下冷冻60分钟。冲击实验必须在样品被从冷冻箱中取出的5秒内进行。将摆锤的支撑距离控制为40mm。

测试记录：记录下冲击功数据，实验后计算平均数值。如果没有破裂，记录为‘无破裂’。

7.3.6弹性模量测试：

参考标准：ISO 527

测试速度：50mm/min

最初延展标尺距离: 50.00mm

温度和相对湿度: 23°±2C & 50% RH

测试条件：进行牵引，至管子断裂 

测试记录：当管子断裂，记录仪器测得的拉伸数据

八、 小结

本文章节有限，无法对管路进行更多展开的论述。描写难免有一定的局限性，随着新技术的发展和新的要求。更多耐高温，耐燃油，耐高压的轻量化管路系统会进入我们的课题。本文描述如果对您有帮助，不甚感激，也欢迎您提供宝贵的意见。谢谢。