重型機械變速器尼龍氣管設計

王曉慶 余淼 馮偉剛

摘 要：本文通過對比市場上帶副箱結構的重型變速器中兩種不同類型的氣管的優點和弊端。尼龍氣管由于密封性好，安裝簡單、方便，同時價格便宜，越來越受到主機廠及變速器廠家的青睞，本文重點介紹目前廣泛使用的尼龍氣管的設計。

關鍵詞：編織氣管;尼龍氣管;氣管設計

1 背景

目前市場上帶有副箱結構的重型變速器主要是由氣路系統進行副箱高低檔的檔位切換。其中氣路系統的可靠性及穩定性直接影響到車輛駕駛員的安全和整車的可靠性。本文主要對機械變速器氣路系統中常用的兩種氣管：編織氣管和尼龍氣管分析比較，重點介紹應用廣泛的尼龍成型氣管設計。

2 編織氣管與尼龍氣管對比

本文針對編織氣管和尼龍氣管，主要從氣管材質、氣管結構和氣管裝配三個方面[1]進行分析對比：

2.1 氣管材質

編織氣管由橡膠軟管、金屬編織層和接頭組成。橡膠軟管的材料為氟橡膠[2]，是高耐磨橡膠并經過納米配方處理，具有使用壽命長、防止高強度破壞性壓力的特點，常用于車輛制動管。尼龍氣管材質為聚酰胺PA11、PA12，和橡膠軟管一樣，具有可彎曲性，其材料耐腐蝕性強，不會產生銹蝕并且可靠性強，應用于車輛制動管，本身性能優于橡膠軟管。

2.2 氣管結構

編織氣管外圍包裹一層編織層，材料為金屬鍍鋅網線，對橡膠軟管起到保護作用，可承受一定的高溫和低溫，但是在雨雪多、潮濕的惡劣環境下，金屬網產生銹蝕甚至斷裂，導致內部橡膠軟管發生腐蝕引發漏氣故障。尼龍氣管由于本身沒有外圍，且其材料具有耐腐蝕性，環境惡劣對尼龍軟管基本無影響。

編織氣管兩端接頭采取與軟管鉚接結構，密封性較差，若接頭處生銹，易引起漏氣問題。尼龍氣管兩端接頭采用快插接頭，這種接頭形式相比較而言，安裝方便而且氣密性更加可靠，進一步防止保證氣壓穩定。

2.3 氣管裝配

現有重型變速器在不考慮匹配取力器的情況下，需要3根氣管，分別為總進氣管和高低檔氣管。考慮到與氣閥、氣缸連接、氣管控制方向及變速器外圍美觀問題，氣管必須采用多個接頭和錐螺紋連接，安裝角度受到整車限制，導致角度有限。若角度和扭矩控制不好易造成漏氣故障，而且拆卸難度大，更換效率低。尼龍氣管由于兩端采用快插接頭，直接插入氣閥和氣缸上的管接頭，安裝方便可靠，且密封性好，避免了角度和扭矩控制。

綜合上述氣管材質、氣管結構和氣管安裝的對比，尼龍氣管比編織氣管具有明顯優勢，更好的減少連接氣管對氣路系統帶來的影響。

3 尼龍氣管設計

尼龍氣管的設計需要考慮整車裝配、變速器在整車上的安裝位置、水管和油管的位置以及路面等因素。綜合考慮以上因素，在不考慮匹配取力器的情況下，重型變速器的尼龍氣管包含3根尼龍氣管、6個快插接頭。

其中尼龍氣管的設計步驟如下：

3.1 選擇快插接頭

快插接頭的選擇基于管接頭的安裝方式，管接頭分為：直通式、三通式、45°、90°這四種。其中三通式需要兩個快插接頭和氣管，兩個接頭呈90°、其余三種都是接頭朝向不同，分別為0°，90°和45°。這四個管接頭包含了需要布置快插接頭的所有方向和位置。在管接頭選定后，快插接頭分為直通式、30°、45°、60°、90°、U型和異型插頭。快插接頭選擇與氣管的走向以及長度有關，在設計過程中，顧全大局同時兼顧美觀性，選擇合適的快插接頭。

3.2 氣管走向設計

氣管的設計需要保證變速器布置整齊、合理。在氣管設計中，可以分段設計：在一個氣管的兩個快插接頭處要求氣管隨接頭走向，根據氣管的長度考慮，若需要氣管長度短，可直接在中間部分采用圓弧過渡，圓弧半徑不宜太小，大約在R30以上，半徑小不易加工且容易造成氣管折裂，同時影響氣路順暢。若氣管長度較長，可設計為直線規則形狀，在設計中根據要求，可沿著變速器的邊緣和上方走向，按照實際情況選擇合適長度，在過渡處采用圓弧過渡，圓弧過渡半徑也不宜太小，大約R30以上。

3.3 氣管固定

在實際應用過程中，由于發動機、變速器和復雜工況路面會導致氣管產生振動，振動可能會帶來氣管在接頭部位處脫落或者氣管與其他部件發生干涉，對氣管產生磨損，造成氣管漏氣。所以需要對氣管進行防護和固定。防護和固定的方式一般有防護管套、支撐板、氣管夾這3種類型。防護管套是將3根氣管規則形狀處用防護套進行保護;支撐板是根據整車廠要求，直接將氣管布置在支撐板槽內，氣管直接卡在支撐板槽內;氣管夾將氣管直接固定在變速器上。這三種固定氣管的方式保證氣管不會隨著變速器的振動而產生脫落和磨損，從而保證變速器的氣密性。

圖1、圖2是尼龍氣管在某變速器總成的設計與實物總成照片，從實際照片中可看出按照上述3個步驟進行尼龍氣管設計，可保證實際裝配的變速器總成氣管布置整齊美觀。

4 結束語

本文通過從三方面對比編織氣管和尼龍氣管，尼龍氣管比編織氣管更能保證變速器總成的氣密性和可靠性，安裝簡單、方便;同時介紹了尼龍氣管設計步驟和設計過程中的注意事項，對于設計者有一定的指導作用。

參考文獻：

[1]劉濤.汽車設計[M].北京：北京大學出版社，2008.

[2]劉春雷.尼龍氣管在重型變速器上的應用設計[J].機械管理開發，2014，29（6）：58-59.