冷却系统橡胶软管的设计要点

冷却系统橡胶软管的设计要点

郭金秋 

哈尔滨东安汽车动力股份有限公司    黑龙江省哈尔滨市  150000

摘要：汽车冷却系统的主要功用是把受热零件吸收的部分热量及时散发出去，保证发动机在最适宜的温度状态下工作。冷却系统橡胶软管是连接汽车发动机与散热器之间的柔性管路，主要功能是输送冷却液，发散热量，保证发动机安全正常的运转。

关键词： 冷却系统、橡胶软管、EPDM、芳纶纤维

1 引言

汽车行业橡胶软管主要有汽车空调胶管及汽车冷却系统胶管等。其中汽车冷却系统胶管是连接冷却系统管路的通道，主要功能是输送冷却液，发散热量，保证发动机正常运转。本文主要根据冷却系统橡胶软管在发动机运转出现的问题中总结相关经验，提出设计要点，尽量在设计时规避问题。

2 冷却系统橡胶软管主要失效表现

2.1 胶管松动导致发动机渗水、漏水

2.2 胶管脱落导致发动机漏水

2.3 卡箍预紧力过小，胶管松脱

2.4 卡箍预紧力过大，装配困难

2.5 卡箍内径过小，拆装困难

2.6 卡箍内径过大，发动机渗水、漏水

2.7 胶管内径过小，拆装困难

2.8 胶管内径过大，发动机渗水、漏水

2.9 胶管硬度过大，发动机渗水、漏水

2.10 胶管拉伸、扯断伸长率规定过小，发动机渗水、漏水

3 冷却系统橡胶软管设计要点

橡胶软管的设计主要满足以下几个方面：一是保证冷却系统冷却液的流通顺畅；二是满足胶管插拔接管咀要求，三是保证卡箍拆卸安装要求；四是满足与周围零部件的距离要求。

针对以上冷却系统橡胶软管主要失效表现，总结了冷却系统橡胶软管的设计要点：

3.1 橡胶软管材料选择

    根据《GB/T 18948-2009内燃机冷却系统用橡胶软管和纯胶管规范》一以及行业规范，汽车用冷却系统橡胶软管一般采用EPDM（三元乙丙橡胶），在所有橡胶当中，它具有最低的比重。三元乙丙能吸收大量的填料和油而影响特性不大。因此可以制作成本低廉的橡胶化合物。可广泛用于汽车部件、建筑用防水材料、电线电缆护套、耐热胶管、胶带、汽车密封件等领域。

    冷却系统橡胶软管采用EPDM+芳纶纤维组成，EPDM的特性因供应商的胶料配方不同有所差异，胶料硬度、拉伸率等于胶料特性有关的性质要求均符合《GB/T 18948-2009内燃机冷却系统用橡胶软管和纯胶管规范》中的规定，其中芳纶纤维位于胶管总成的内层胶和外层胶之间，主要作用是增加橡胶软管的强度，使胶管能够承受更大的爆破压力。

3.2 橡胶软管结构设计

    为满足发动机本体间隙要求，冷却系统橡胶软管结构多样，有“L”型、“S”型、“一”字型等。

橡胶软管的结构设计主要是为了满足冷却液的顺利流通，其次也要满足发动机以及整车的边界要求。在同时满足以上两点时，橡胶软管的设计结构尽量简单明了，便于供应商制作同时批量生产后的质量也比较容易保证。

3.3 橡胶软管尺寸选择

    橡胶软管的尺寸是根据对手件的接头尺寸设计与之匹配的胶管尺寸，然后再选择与之匹配的卡箍型号，形成一个胶管总成的产品。

  橡胶软管的尺寸选择主要满足以下两点：一是橡胶软管要起到一定的密封作用；二是满足胶管插拔。

3.4 橡胶软管卡箍选型

3.4.1 卡箍类型

  卡箍类型主要有以下几种：

（1）A型卡箍

主要应用范围：用于汽车、摩托车、通机、船舶、高铁、航空等领域类循环系统的软管和接管的联结。

适用温度：-40~150℃

适用系统：冷却循环和过压小于300Kpa（3bar）的伺服系统

过压小于700Kpa（7bar）的燃油系统

负压进气系统

过压小于200Kpa（2bar）的进气系统

主要优势：安装便捷、安全、可多次使用；随着胶管弹性收缩持续提供夹紧力，适用液体、气体介质环境的密封。

（2）B型卡箍

主要应用范围：用于汽车、摩托车、通机、船舶、高铁、航空等领域类循环系统的软管和接管的联结。

适用温度：-40~150℃

适用系统：冷却循环和过压小于300Kpa（3bar）的伺服系统

过压小于700Kpa（7bar）的燃油系统

负压进气系统

过压小于200Kpa（2bar）的进气系统

主要优势：安装便捷、安全、可多次使用；更加节省安装空间；随着胶管弹性收缩持续提供夹紧力，适用液体、气体介质环境的密封。

（3）扳机型夹扣预张开卡箍

主要应用范围：用于汽车、摩托车、通机、船舶、高铁、航空等领域类循环系统的软管和接管的联结。

适用温度：-40~150℃

适用系统：冷却循环和过压小于300Kpa（3bar）的伺服系统

过压小于700Kpa（7bar）的燃油系统

负压进气系统

过压小于200Kpa（2bar）的进气系统

主要优势：缩短装配时间，提高生产线效率，在狭小安装空间也能方便安装；随着胶管弹性收缩持续提供夹紧力，适用液体、气体介质环境的密封。

（4）不锈钢喉箍

主要应用范围：用于汽车、摩托车、通机、船舶、高铁、航空等领域类循环系统的软管和接管的联结。

主要优势：抗扭和耐压，扭转力矩均衡；蜗杆摩擦力小；锁紧牢固，严密，调节范围大。

冷却系统胶管设计中一般选用A型卡箍，若安装空间紧凑，则选用更加节省空间的B型卡箍；不锈钢喉箍早期使用范围较为广泛，因喉箍易对胶管本体产生损坏，因卡扣限制，喉箍与胶管紧固时，胶管与喉箍连接处并非圆形，导致胶管频出漏水、渗水现象，不建议使用不锈钢喉箍；扳机型夹扣预张开卡箍可以缩短装配时间，提高生产线效率，而且在狭小的装配空间也可以使用，建议在空间紧张的位置可以尝试使用。

3.4.2 卡箍型号选择

  卡箍型号选择主要是依据胶管尺寸和与之匹配的接头尺寸。卡箍型号的选择要满足以下两点：一是要满足冷却系统密封和起到紧固连接的作用，即卡箍的最小功能直径＜最小装配直径；二是要便于顺利装配即卡箍的最小全开直径≥最大装配直径。

3.5 橡胶软管定位标记

    在实际装机生产过程中，容易出现胶管装反的现象，同时卡箍也有装配不到位的情况发生。为了解决该问题，胶管两端增加“工”字型、“土”字型定位标记（见下图），定位标记既可以规定卡箍的朝向也可以限定卡箍的装配位置，同时还解决了胶管装反的问题。

4 小结

    在保证发动机冷却液流动顺畅的前提下，冷却系统橡胶软管的设计结构应尽量简单，设计时要注意校核硬管接头、橡胶软管的尺寸和卡箍型号是否与之匹配，关于卡箍类型的选择，在空间紧张难以设计的情况下，可以适当考虑扳机型夹扣预张开卡箍的使用。

参考文献

[1] GBT 528-1992硫化橡胶和热塑料橡胶拉伸性能的测定

[2] GBT 9575-2003 工业通用橡胶和塑料软管内径尺寸及公差和长度公差

[3] GBT 18948-2009 内燃机冷却系统用橡胶软管和纯胶管 规范

[4] QCT 621.1-2013 钢带式弹性软管夹箍 第1部分 型式尺寸和材料