液压缩管机的结构及其工作原理

液压缩管机的结构及其工作原理

1液压缩管机的结构

1.1液压缩管机的主机结构

本设计为径向压块压缩式缩管机设计，所以主要介绍径向压块压缩式缩管机的结构。该缩管机主机和液压系统设计为集中组装箱体式结构，在箱体上留有可与液压站管路相连的胶管管接头插孔。箱体内可存放备用模具、常用工具及其它零配件等。图2.1为主机结构图。

该缩管机的主机为液压缸1，锥套8和活塞杆5用背帽6联接为一体，冲块9和中心套10用螺母与后定位板11联为一体，工作时液压系统的高压液体从口进入活塞腔，推动活塞杆向外伸出，通过锥套8的内锥面压迫冲块的外锥面，使模具弹性径向收缩，压缩金属接头使其产生一定量的径向塑性变形，达到金属接头与液压胶管相连接的目的。反向油口供油时，活塞杆回缩，锥套解除对冲块的压缩，冲块因弹簧弹性恢复，完成接头的一个压接循环。

图2.1液压缩管机的主机结构图

1-外缸体； 2-活塞杆；3-定位伴；4-缸套；5-活塞杆；6-背帽；

7-定位栓；8-锥套；9-冲块；10-中心套；11-定位板；12-螺帽

1.2缩管机的液压系统

为便于说明其液压系统，将其液压系统中的工作元件—主机，用机构简图的形式表示出来。图2.2为该缩管机的工作原理及液压系统图。缩管机由主机和液压站2部分组成，其中主机由缸体1，活塞杆2.锥套3及冲块5等构成；液压站由液泵9、过滤器11和液箱12等组成。为适应井下工作面作业的配套要求，液压站设计初选齿轮泵站提供液压动力。也可根据现场作业情

况，匹配其他液压站。[8]

图２.２缩管机工作原理与液压系统图

1-外缸体； 2-活塞杆；3-锥套；4-管接头；5-冲块；6-液压胶管；

7-操作阀；8-压力表；9-溢流阀；10-油泵；11-滤油器；12-油箱；13-电动机

2液压缩管机的工作原理

工作时，先将液压胶管的端头与金属管接头4套装好，插人冲块内孔预

定位置。再把操作阀7打到左位，此时主机A腔为高压腔，B腔为低压腔。活塞在液体压力的作用下向右运动，活塞杆带动锥套向右轴向运动压缩冲块。这样，迫使冲块径向收缩，压接金属管接头，直至达到预先设定的压缩量为止。这个过程叫做压缩过程。

再将操作阀打到中间位置，停顿一定时间（约1 min）。这时，A，B腔分别被封闭而处于保压状态，液泵排出的液体经操作阀返回液箱。这个过程叫做保压过程。

接着，将操作阀打到右位。此时，A腔变为低压腔，B腔变为高压腔。活塞在液体压力的作用下向左运动，活塞杆带动锥套反向退回。冲块解除压迫后在弹簧作用下张开，直至锥套回退到原始位置。这时，把压接好的液压胶管从模具中拔出。这个过程叫做回退过程。

经过压缩、保压和回退3个过程，则完成接头压接的一个循环。主机在设计技术参数状态下，每完成一个压接循环最多约3 min。[8]

液压缩管机主机的设计

1中心套及盖的结构设计

1.1中心套的结构设计

中心套是是一个圆套，其上有轴肩，轴肩上有螺纹孔，通过螺纹孔把中心套固定在固定板上。由于中心套和锥套是通用的，它要同时满足压缩管径

为φ6㎜、φ8㎜、φ10㎜、φ16㎜、φ19㎜、φ25㎜、φ32㎜的管的要求，所以现以压缩管径最大的φ32㎜管时的中心套为基准设计中心套，然后再分别设计不同管径时冲块的尺寸。

图3.1 中心套结构尺寸图

1.2盖的结构设计

盖是连接在中心套上，用于防止冲块从中心套槽中滑出的一个构件，它的尺寸是根据中心套来确定的，其形状和尺寸如图 3.2所示。盖的材料选用Q235。圆柱面上的孔是弹簧孔，而端面上的沉头孔用于螺钉和中心套连接。

图3.2 盖的结构尺寸图

２冲块的结构设计

冲块是缩管机中最重要的零件，也是缩管机设计的核心零件，现有的结构设计大多是按传统的设计方法进行的，即以满足实际工况要求为目的进行结构设计，然后根据现场实际工作条件进行试验和测试，再作设计修改，图3.3是冲块和中心套的装配图，从图中可以看出，冲块共有8块，分别镶嵌在中心套的8个槽中，其两端由两个弹簧支撑，这样冲块可以在径向自动向外移动。

图3.3 冲块和中心套的装配图

1.最大直径压缩量的确定

2.锥套与冲块的接触面锥度C

3.有效行程的确定

图３.4缩管机压缩运行图4.冲块的尺寸设计

（1）压缩内径为φ32㎜的管时的冲块尺寸设计

图3.6 冲块的结构和尺寸图

（2）压缩内径为φ25 mm的管时的冲块的设计：（3）压缩内径为φ19 mm的管时的冲块的设计：（4）压缩内径为φ16㎜的管时的冲块的设计：（5）压缩内径为φ10㎜的管时的冲块的设计：（6）压缩内径为φ8㎜的管时的冲块的设计：（7）压缩内径为φ6㎜的管时的冲块的设计：

3.锥套的结构设计

3.1.锥套的结构

锥套是固定在活塞杆上的用于压缩冲块的一个结构，它的端部的锥度和冲块的锥度相同，这样在压缩时活塞杆带动锥套移动，由于锥度的原因使冲

块径向移动，完成压缩作用，锥套的结构如图3.7。

3.2.锥套的尺寸设计

锥套的尺寸和冲块相关，由冲块的尺寸可知，锥套端部的内锥角为5º，端部外径取φ？㎜，锥套腰部开有8个长？mm宽？mm的槽，顶部孔是用于和活塞杆连接的，考虑到活塞杆的直径并留有一定的轴肩取孔内径为φ？㎜，

为使与活塞杆的连接件和工作时有足够的空间，取锥套的整体长度为？㎜，其它尺寸如图3.7所示。

锥套材料为40Cr，并调质处理。

图3.7锥套结构尺寸图

4其他部件的设计

4.1固定螺栓的选择

固定螺栓是用于连接两个固定板起固定作用的，固定栓取M？×？螺栓。

4.2固定板的结构设计

1.固定板1的结构

固定板1结构如图3.8所示，其内孔D1是和中心套连接的根据中心套的尺寸知D1=？㎜，D2=？ mm，固定板的外轮廓边长尺寸根据液压缸的尺寸

和固定栓确定的，液压缸的外径为 ？㎜，固定栓取？螺栓，考虑到留有足

够的空间取固定板的边长D4=？ mm，D3=？ mm，为保证螺纹孔深度取厚度？㎜，材料为40Cr.

图3.8固定板1的结构

2.固定板2的结构

固定板2的结构和固定板1相同，是固定在液压缸上的，所以其内径D2=？mm，外轮廓边长和固定板1相同D=？mm。

4.3背帽的选择

1.背帽1的选择

背帽1是连接锥套和活塞杆的，选螺纹规格D×p=？×？的圆螺母。查