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行業(yè)動態(tài)

壓力尼龍管 對制動尼龍管高溫失效的研究

前言壓力尼龍管

氣壓制動系統(tǒng)多用于載貨汽車、客車、工程車等,該類車輛載質量較大,發(fā)生事故的后果往往致命。制動尼龍管在氣壓制動系統(tǒng)中連接各制動系統(tǒng)零部件,使用量較大,且布置上貫穿車輛前后,其可靠性直接影響整車制動安全。制動尼龍管高溫失效是常見故障之一,消除該類故障可有效規(guī)避安全事故。

1 制動尼龍管耐高溫性能

制動系統(tǒng)尼龍管多用于大中型載貨汽車、客車、工程車型等,其成分為PA11或PA12,具有優(yōu)良的理化和機械性能。使用溫度方面范圍廣,在- 40℃~100℃下可正常工作,具有較好的耐溫性能。

對制動尼龍管的耐高溫性能要求:將試樣連同直徑為管子外徑10倍的金屬芯軸一起放置在溫度100℃±2℃的循環(huán)空氣式烘箱內70h取出試樣恢復至環(huán)境溫度23℃±2℃(包括芯軸) 4h后,將每一試樣伸直,并以相反的方向再次繞芯軸彎曲180°,對試樣進行23℃±2℃爆破試驗。結果:試樣無明顯破壞的跡象;爆破壓力≥5.0MPa。由此可見,制動尼龍管可在較大的溫度范圍內使用,耐高溫達100℃,能夠應用于大多數(shù)環(huán)境,適應性較強。

2 制動尼龍管高溫失效模式

盡管制動尼龍管具有優(yōu)良的耐高溫性能,但當尼龍管在溫度高于100℃時,耐壓性能會明顯降低,尤其是在120℃以上,尼龍管開始出現(xiàn)膠狀,在高壓氣體作用下瞬間損壞。而在車輛上一些部件溫度較高,遠超過尼龍管承受極限。如表是外徑12mm壁厚1.5mm的制動尼龍管在不同溫度下的爆破壓力,可以看出,溫度越高,尼龍管耐壓性能越差。

尼龍管在不同溫度下的爆破壓力

因制動尼龍管的失效會導致制動失效,進而危及車輛安全。為有效避免因尼龍管高溫失效而導致的安全事故,對尼龍管的高溫失效模式進行研究是十分必要的。

2.1 高溫失效特點

破裂口向外張開,裂口邊緣成不規(guī)則形狀,附近區(qū)域因高溫出現(xiàn)白色印記。失效模式如下:

2.2 高溫失效環(huán)境

車輛高溫部件主要是排氣系統(tǒng),而排氣系統(tǒng)的溫度隨著發(fā)動機工作狀態(tài)的不同而改變,一般來說,發(fā)動機功率越大產(chǎn)生熱量越多,在發(fā)動機最大功率點時的溫度最高,隨著發(fā)動機溫度的升高,尼龍管高溫失效的風險增加。另外,由于排氣密封件失效導致高溫氣體泄漏,也是導致制動尼龍管失效的原因。

如圖是某輕卡車型發(fā)動機最大功率點工況下排氣系統(tǒng)及周邊的時間- 溫度曲線。由此可以看出,排氣系統(tǒng)部件溫度均超過200℃,無疑超過尼龍管的承受極限。

2.3 高溫失效的危害

車輛往往在行駛過程中才需要發(fā)動機提供較大功率,此時排氣系統(tǒng)溫度較高,也是制動尼龍管容易發(fā)生高溫失效的工況,此時風險劇增:首先,高溫失效是不可預見的,其發(fā)生過程迅速、突然,對駕駛員的操作造成影響。其次,失效發(fā)生時車輛處于行駛狀態(tài),往往造成較為嚴重的后果。

3 預防措施

一般情況下,發(fā)動機參數(shù)已確定的情況下,消除或降低熱量的產(chǎn)生難以實現(xiàn),故只能被動的方式來避免高溫損害。為有效防范風險,降低制動尼龍管高溫失效的發(fā)生率,給如下預防措施,以供參考。

3.1 遠離熱源

設計時使制動尼龍管遠離排氣系統(tǒng),最好異側布置;若結構上不能實現(xiàn),則應使尼龍管距排氣管有一定距離,該距離需視發(fā)動機而定,有時為設計方便,許多公司設定經(jīng)驗距離,但最終都應保證尼龍管溫度在合理的范圍內。

3.2 固定可靠

雖然設計、裝配時制動尼龍管與排氣系統(tǒng)的距離滿足要求,但當車輛經(jīng)過長期使用后,尼龍管的固定可能出現(xiàn)松動、脫落,使尼龍管晃動,與排氣系統(tǒng)的距離縮小,甚至可能接觸,導致失效的發(fā)生。因此,必須保證制動尼龍管有可靠的固定。

3.3 通風

在相對密閉的空間內,高溫的排氣管或高溫排氣的泄漏,其熱量無法散發(fā)出去,會導致其周圍局部環(huán)境溫度急劇升高,使制動尼龍管失效。故需要保證制動尼龍管周圍空間保持通風。

3.4 增加防護

對于設計上無法避免制動尼龍管與高溫件距離較近時,可以增加防護措施。一是增加隔熱板,其對于高溫氣體泄漏的情況非常有效,但占用空間較大,結構設計困難,且對因局部環(huán)境溫度升高導致的高溫失效沒有作用。二是增加鋁箔護套,可以全方位的保護制動尼龍管,僅覆蓋尼龍管表面,占用空間小,容易實現(xiàn)。

4 結論

制動尼龍管作為氣壓制動系統(tǒng)的主要零件之一,使用量較大,結構復雜,是保證車輛安全的生命線。預防制動尼龍管高溫失效是氣壓制動系統(tǒng)設計面臨的重大問題,合理的設計可以有效保證尼龍管處于合適的工作溫度,使車輛安全可靠。

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