1卡套的发展
卡套接头是一种先进的液压管路连接元件,它由各式接头体,接头螺母及卡套组成。
当接头螺母在接头体上拧紧时,夹在中间的卡套产生拱形变形,其外皮的拱形面与接头体锥面成一环状线接触,在外面起密封作用。卡套变形的同时,其刃口径向收缩,均匀地切入管壁,在内部起密封作用。接头的密封好坏,卡套起着决定性的作用。
从30年代起,卡套接头在发达国家已开始应用;直到今天,接头体与接头螺母的结构形式基本没有多大变化,但是其中的关键零件卡套却已发展到第四代。如图2所示。
第一代卡套是一个端部带有一个刃口的金属环,接头螺母拧紧后它很难产生拱形变形,刃口切入管壁较浅,密封性差,受到液压冲击时接头螺母易松动,卡套易与管子脱开。
50年代产生了第二代卡套,它有一个比第一代夹角更小的刃口;随着接头螺母的拧紧,刃口逐渐切入管壁,它拱形变形小,安装位置不准确,松开螺母二次拧紧后密封性差。
70年代末期,产生了较为理想的第三代卡套,它共有三个刃口:八、8为切入刃口X为钝角的停止刃口。当拧紧螺母后,八、8刃口切入管壁,切到一定深度后,停止刃口0与管壁接触,这时即使再拧紧螺母,由于0口的阻止,人、6刃口也很难再向管壁深入切入,从而保证了准确的安装位置。由于此种卡套壁厚的差异,使卡套受力后易发生拱形变形,产生一弹性力,因而密封可靠,耐冲击,振动后接头螺母不易松动。
目前产生的第四代卡套由单纯的刚性密封变成了刚柔结合,由单一卡套演变成组合卡套;使得卡套接头的使用更加方便,密封更加可靠。而且通过更换软密封,使卡套接头可重复使用。
70年代卡套接头开始在我国推广使用。1977年5月1日机械工业部颁布了卡套接头部标181989—77,共2个型号,I型和I型。它们分别为发达国家30年代和50年代的产品标准。由于形式落后,再加上当时卡套的生产工艺不过关,卡套达不到应有的质量性能。在接头使用过程中又没有合理的安装工艺保障,许多因素加在一起,造成卡套接头密封不可靠,阻碍了卡套接头在我国的推广应用。
2卡套接头的应用条件
161989-77中规定,卡套材料为10号碳钢,经表面热处理,其表审硬度达到HV680—800;硬层深度0.03~0.05mm。只要卡套质量合格,再加上正确的安装工艺,卡套接头在液压系统中使用是可靠方便的,耐高压可达32MP。
除了正确的安装工艺外,卡套接头对所使用的管材也有一定的要求;管材应为高精度10号或15号冷拔管,并为退火状态,表面硬度HV〈140,这有利于卡套刃口的切入,提高密封性。没经退火处理的管材,表面带有冷拔时产生的硬层,它阻碍了卡套刃口的切入,影响密封的可靠性。而在TB1989—77中规定的卡套接头的技术条件中,卡套管接头所使用的管材为78231—70中规定的10号冷拔(冷轧〕无缝钢管,管子为普通精度在退火状态下使用。标准抑231-70中规定普通级别的钢管外圆尺寸令〉30一50011X1尺寸偏差为±1145111111;钢管的尺寸都在卡套使用范围内。81987—77中规定卡套内径的偏差为这样一来,卡套与管道之间最小间隙为一005111111,卡套根本就不可能套到管子上。最大间隙为又太长,使得卡套不可能预紧在管子上。因而标准81989—77中规定使用普通精度的管材是不合理的。
与卡套配合使用的接头体应为20号钢,其硬度98〈160,当卡套产生拱形变形时,硬度很高的外皮能很严密地与接头体锥面接触,而不会伤害卡套表面,保证了可靠密封。在实际使用中,有时图方便,用45号六角钢来加工接头体,六角钢的硬度只8:240左右,硬度较高,它有可能损害卡套外皮,影响了密封的可靠性。
3卡套接头的预装
为了保证卡套接头密封的可靠性,对于前三代’纯粹靠刚性密封的卡套要进行预装。预装就是在管道正式安装前首先把卡套紧固在管口上,使得卡套刃口均匀切入管壁深度在之间。我们用自制的卡套预装机做过一些实验,要想使卡套刃口切入管壁达到理想的深度,似8的管子预紧力约为392001;似2428的管子预紧力约为58800,今42的管子预紧力约为78400。如此大的力靠紧固螺母来使卡套变形切入管壁,则预紧力矩可由下式算出:
这样大的拧紧力,即使在虎钳上,一般人只用板手也是难以达到的。何况管道布置要由现场而定,有时吊在空中,有时穿过设备空隙,有时要在很狭窄的地方留有接头,施力和板手空间往往受到限制;因而只有预先对卡套进行预装,当连接管道时只要将螺母拧紧即可,省去了强迫卡套切入管壁的较大阻力,保证了接头密封可靠。
卡套预装有两种方法,手工预装和机械预装。在接头数量少又没有预装设备的情况下可用手工进行预装,具体方法步骤在许多液压手册上都有介绍,这里就不再叙述。
手工预装费时费力,特别是当管子较粗较长时,给预装带来很多麻烦,且不能可靠保障预装效果。
在接头数量很大的情况下,为了保证接头预装质量,最好还是采用机械进行预装。目前国外已有各式各样的预装机,有液压的,有电动的,用起来很方便,效率也很高。预装机实际上就是将接头螺母旋转压紧卡套的力变成液压或电动力的直接运动力,将卡套压紧,使之变形切入管壁。用卡套模来代替接头体及接头螺母压紧卡套,消除了手工蓣紧时螺母与卡套的摩擦及螺纹部分受力产生的拉伸变形,延长了接头体及螺母的使用寿命。卡套模有各种规格,可根据卡套尺寸快速更换,加之预装时管子可水平放置,所以不论管子长短如何,操作起来都很方便,预装质量得到可靠保证。
随着技术的进步和卡套的不断改进,当前的第四代组合卡套应用起来就非常简单了。它没有必要进行预装,可直接进行安装,原来靠拱形变形起密封作用的卡套现在主要起定心作用,而密封主要由带骨架的橡胶圈来承担,因而更加可靠。