水管知识接头管件的分类

一、水管知识接头管件的分类

1、接头类

刚性接头挠性接头柔性接头内丝接头外丝接头内外丝接头单丝接头双丝接头丝扣接头平面游任阳丝游任阴丝游任内外牙游任仪表接头止阀接头压力表接头燃气表接头管表接头卡套式接头扩口式接头焊接接头承口接头快速接头气动快速接头液压快速接头异径接头异径直通管道减震器有边接头异径有边接头直接头翻边接头管束活接头半管接头旋转接头吹扫接头管道修补器补偿器哈夫节开孔接头光面接头关节接头防盗接头可曲挠橡胶接头热交换器接头传力接头鞍型接头卡箍胶管接头格林接头外接头卫生级接头

2、弯头类

沟槽式弯头卡套式弯头对焊弯头承插弯消禅头可曲挠橡胶弯头内牙弯头外牙弯头内外牙弯头带边弯头带座弯头异径弯头无缝弯头法兰弯头双承弯头卫生级弯头45°弯头90°弯头180°弯头

3、三通类

正三通异径三通斜三通Y三通瓶型三通机械三通鞍形三通沟槽式三通对焊三通承插三通卡套三通内牙三通暖气专用三通内外牙三通螺纹三通外牙三通消音三通顺水三通带边三通锻制三通无缝三通卫生级三通

4、四通类

正四通斜四通机械四通等径四通异径四通平面四通立体四通沟槽四通对焊四通丝扣四通承插四通无缝四通卫生级四通

5、异径管类

同心异径管偏心异径管异径管沟槽式异径管卫生级异径管焊接异径管内螺束节螺纹异径管外册桥乎螺束节高压异径管双承异径管

6、法兰类

沟槽式法兰平插法兰法兰平焊法兰对焊法兰高径法兰法兰盖盲板法兰带颈法兰承插焊法兰卫生级法州悉兰

7、弯管类

弯管过桥弯管压力表弯管急弯弯管U型弯管S型弯管

8、管帽类

管帽六角管帽圆管帽螺纹管帽对焊管帽封头圆封头椭圆封头锥型封头无直边封头堵头丝堵快装堵头闷盖盲片尾盖

9、管配件

六角卜申修补棒管卡分水器管座

二、阴接头指的是内螺纹的吗

应该是指快速接头上的吧，大体是这么个意思，可是应该不是指螺纹连接，而是指快速连接的方式

三、谁能告诉我弹片，弹簧力的计算？能不能留下联系方式请教？

双向自封快速接头操作过程的

模型建立与仿真

苏毅 赵翔 杨建勇 李著信

摘 要 双向自封快速接头基于实际操作的工作行为可离散为四个过程，即对接过程、开门过程、关门过程和拆分过程。为确定各过程中的操作力矩，建立了各过程的动力学模型，并进行了数字仿真。结果表明，双向自封快速接头具有操作力矩小、速度快、效率高的特点，非常适合于快速连接作业。

主题词 接箍 动力学模型 数字化模拟

双向自封快速接头是近来研制出来的、用于软管间相互连接的接头。它接好后可开启导通、拆开后能自动关闭，具有连接简单、拆装轻便、密封可靠、操作力小、过流面积大等特点，适用于经常拆卸而且不要求放空管内介质的场合。

一、构造和工作原理

双向自封快速接头由自封装置、连接锁紧装置和控制装置三部分组成(见图1)。

图1 双向自封快速接头结构原理图

1－阴端体；2－阴端浮动密封座；3－控制跳爪；4－控制销轴；

5－销轴复位弹簧；6－平面凸轮；7－手轮；8－控制顶套；

9－连接锁紧爪；10－锁紧控制按扭；11－阳端浮动密封座；

12－阳端主密封弹簧；13－阳端浮动密封座；14、15－转动半轴；

16－阳端活门；17－阴端活门；18－控制顶套复位弹簧；

19－阴端主密封弹簧

1、 接通过程

当按照阴阳两端的连接对位指示对准位置、合拢阴阳两端时，两端的浮动密封座就被推离密封位置，解除自封状态；接拢到位时，阳端上的连接锁紧爪9在弹力作用下，跳入阴端锁紧槽内，将两端锁住。转动手轮7到限定位置的过程中，一方面使同轴转动的两活门转到平行于管道的位置；另一方面手轮底部的平面凸轮6将控制跳爪3压下，解除其对控制顶套8的作用。另外，在阳端浮动密封座11的回弹复位力作用下，控制顶套8产生小量的回复动作后就被控制销轴4锁住，保持浮动密封座与转动活门的分离状态。这时，由于阳端半轴是嵌在阴端半轴内的，因此两半轴不会分开，保证了接通后的可靠性。

2、 拆离自封过程

拆离时，首先顺时针转动手轮7到限定位置，一方面使活门处于关闭位置；另一方面在手轮底部的平面凸轮及控制销轴复位弹簧5的作用下，控制销轴4往上移动，解除控制销轴对控制顶套8和阴端浮动密封座2的限制作用。在阴阳两端的主密封弹簧19、12的复位作用下，阴阳两端的浮动密封座2、11复位，将阴阳两端分别密封，然后压按锁紧控制按钮10，阴阳两端即可拆离。拆离后，控制顶套8在控制顶套9、复位弹簧18的作用下被弹出，处于接通前的位置。

二、操作过程运动规律的模型建立

双向自封快速接头基于实际操作的工作行为可离散为四个过程，即对接过程、开门过程、关门过程和拆分过程。为确定各过程中的操作外力或操作力矩，有必要建立各过程的动力模型，在对模型进行数字仿真的基础上，以评价其操作性能，并进一步优化设计。

1、 对接过程的动力学模型建立

阴阳两端对接前，各端的浮动阀座受弹簧作用，分别顶住各自的密封门，密封门承受顶压而处于自封状态，截止了两端的过流通道。阳端插入一定程度后，阴阳端内的弹簧被压缩。此过程中主要滑动部件的受力如图2所示。

图2 对接过程受力图

1－阴端阀座；2－浮动套；3－阳端阀座；4－阳端

图2中ΔFk1，ΔFk3为对接过程中弹簧力的增量；F为操作推力；fyi（i＝1，3，4)为各密封圈与缸壁间存在的摩擦力；fi（i＝1，2，3，4)为粘性阻尼力。

计算fyi的经验公式如下：

fyi＝1.2π．u．hi．di．ΔPi．Zi（1）

式中 u——摩擦系数(对于聚四氟乙烯，取0.07）；

hi——密封圈截面厚度；

di——缸体内径；

ΔPi——密封圈两侧的介质压差(按均值考虑）；

Zi——密封圈数。

粘性阻尼力的计算公式为：

（2）

式中 μ——粘性系数，对于一般油料可取0.5×10－6MPa；

Ai——滑动件之间的接触面积；

ΔVi／δi——沿半径方向油液流速的变化率(按层流考虑）。

弹簧力的计算公式为：

ΔFki＝Ki．ΔΧi（3）

式中 Ki——弹性系数，设计值为12N／cm；

ΔXi——弹簧受压后产生的变形量。

设开始对接的时刻为计时起点。为简化模型，在不影响主要变量的情况下，对对接过程作如下简化：①0～T1阶段，该过程中阳端阀座还未顶到阴端浮动套，阳端以等加速a1向阴端插入；②T1～T阶段，T1时刻阳端阀座刚好顶到阴端浮动套，阳端以等减速a2向阴端插入。试验表明：实际操作基本上符合上述简化模型。

根据牛顿定律，并考虑到上述假设，可列如下公式：

（ΔFk3＋f3＋fy3）－（ΔFk1＋f1＋fy1＋f2）＝（4）

F－（ΔFk3＋f3＋fk3＋f4＋fy4）＝m4a0（5）

式中 a——阴阳端浮动阀座及浮动套的加速度；

a0——相对于阴端的阳端加速度。

T1～T阶段(a0＝a2)，联立式(1)～式(4)，有：

（6）

从而

V＝｛K1.3〔0.5a1T1（t2－T12）－0.2a2（t3－T13）－（a1－0.5a2）

×T12（t－T1）〕｝／（m1＋m2＋m3）

联立式(1)、式(3)、式(5)和式(6)求得：

＋4.8πuh1.4d1.4ΔΡ1.4（7）

0～T1阶段(a0＝a1），阳端受力较简单，其操作推力的计算公式如下：

（8）

综合式(7)和式(8)，有：

（9）

经过适当简化，推得了对接过程操作推力的计算公式，该式即为仿真模型1。

2、 开门过程的动力学模型建立

转动手轮，耦合在一体的密封门绕手轮轴转动。初始转动过程中，手轮上的凸轮轮廓迅速挤压控制叉轴顶部的钢珠。控制叉轴受压，克服弹簧作用而快速下滑；在手轮转过约10°时，控制叉轴下端完全顶开棘爪，担起了支托浮动套的任务。手轮转过10°后，控制叉轴不再继续下滑，但耦合的密封门仍在绕手轮轴开启，直至全开。

设开始开门的时刻为计时起点。按上面的分析，将开门过程按两个阶段考虑，即：①0～10°阶段，该阶段中控制叉轴在快速下滑；②10°～90°阶段，该阶段中控制叉轴不再下滑。

图3中，F为凸轮轮廓对控制叉轴的下压力；Fk为弹簧作用力；f0为钢珠与凸轮间存在的摩擦力；M为操作力矩；Mi（i＝1，2）为轴承对手轮轴阻力矩；P为油液作用于密封门上的压强。各种力、力矩的计算如下。

Fk＝K（Y0＋ΔY）（10）

式中 K——弹性系数，设计值为22.4N／cm；

Y0——弹簧的初始压缩量；

ΔY——弹簧受压后产生的变形量。

轴承阻力矩的计算公式为：

（11）

式中 μ——粘性系数，对于一般油料可取0.5×10－6MPa；

Ai——手轮轴与滑动轴承间的接触面积；

——按层流考虑沿轴径方向油液转速的变化率；

u——摩擦系数，对于聚四氟乙烯，取0.07；

hr——密封圈截面厚度；

r——手轮轴半径；

ΔΡr——密封圈两侧的介质压差(按均值考虑）。

图3 开门过程第一阶段受力图

1－控制叉轴；2－密封门与轴

为计算钢珠与手轮凸轮间的摩擦力f0所产生的阻力矩M0，首先需推导控制叉轴下滑速度V与手轮转速ω间的关系。凸轮轮廓展开见图4。

图4 凸轮轮廓展开图

由图4所示的运动协调关系，不难推得：

（12）

式中 r0——钢珠与凸轮接触点距手轮轴的距离。

为简化分析，不妨对开门过程的两个阶段作如下简化：①0～10°阶段，以等加速度β1转动手轮；②10°～90°阶段，以等加速度β2转动手轮。上述简化基本上与人工的操作规律吻合。

0～10°阶段，由牛顿定律，并考虑到上述设定，可列如下公式：

F＝2〔m5a＋K（Y0＋ΔY）〕

从而 M0＝2u0〔m5a＋K（Y0＋ΔY）〕．r0（13）

式中 M0——操作力矩；

u0——钢珠与凸轮轮廓间的滚动摩擦系数，取0.1。

开启过程中，背压P作用于阴端密封门的背面。鉴于背压分布的对称性和密封门转速较小，其影响可以忽略，认为不构成阻力矩。

由牛顿定律，对密封门有如下公式：

M＝M1＋M2＋M0＋J6β（14）

式中 J6——手轮、轴、密封门等折合在一起的转动惯量。

联立式(10)～式(14)，求得0～10°阶段的操作力矩如下：

（15）

10°～90°阶段，其受力分析比较简单，操作力矩的计算公式如下：

＋2u0Kr0Ymax＋J6β（16）

综合式(15)、式(16)有：

在0～10°阶段：

＋K（Y0＋ΔY）〕r0＋J6β

在10°～90°阶段：

＋2u0Kr0Ymax＋J6β

至此，经适当简化，推得了开启过程操作力矩的计算公式。该式即为仿真模型2。

3、 关门过程的动力学模型建立

拆分接头前，先需转动手轮。手轮转动约80°后，一方面，密封门仍在关闭；另一方面，受弹簧回复力作用，控制叉轴沿凸轮轮廓快速上滑，解除其底部对浮动套的轴向约束。浮动套的轴向约束被解除后，因棘爪不能跳起，故阴阳端体内的浮动阀座均被弹出而顶住各自的密封门，实现拆分前的自封。

设开始关门的时刻为计时起点。按上面的分析，将关门过程按两个阶段考虑：①0～80°阶段，该阶段控制叉轴不下滑；②80°～90°阶段，该阶段控制叉轴快速下滑。此阶段受力较复杂，其受力情况见图5。

图5 关门过程第二阶段受力图

1－控制叉轴；2－密封门与轴

由图5可以看出，各符号的意义及各种力、力矩的推导基本同前，不再重复过程，直接给出操作力矩的计算公式。

在0～80°阶段：

在80°～90°阶段：

该式即为仿真模型3。

4、 拆分过程的动力学模型建立

密封门完全关闭后，按下锁定按纽，解除锁紧约束后，便可抽出阳端。该过程中阳端受力见图6所示。

图6 拆分过程阳端受力图

1－阳端阀座；2－阳端

由图6可知，拆分中阳端受力简单。设定以匀加速度a进行拆分，其操作拉力如下：

（17）

该式即为仿真模型4。

三、数字仿真与分析

在建立了双向自封快速接头操作过程动力学模型后，可通过数字仿真得到模型反映的操作工况的时域解，也可预测和估计主要参数变化时对系统操作性能带来的影响。也就是说，在输入参数确定的情况下，可定量获得快速接头的操作性能，据此，可进行结构参数的优化以获得最佳的操作性能。

用C语言作为仿真语言，仿真结果如下，其中V-t为输入的操作规律，F-t或M-t为相应操作规律下的性能曲线。

模型1～模型4仿真结果见图7～图10。

图7 模型1仿真结果

图8 模型2仿真结果

图9 模型3仿真结果

图10 模型4仿真结果

通过对仿真结果进行分析，可得出以下结论。

(1)在快速接头进行作业的四个过程中，操作外力或操作力矩的变化相对较平缓，不存在大的突变，接近操作员的操作特点。

(2)整个作业期间，最大操作推力不到200N(设定对接时间3s)，最大开门力矩大约为1.2N．m(设定开门时间为1.8s)，最大关门力矩大约为1N．m(设定关门时间为1.5s)，最大操作拉力不到90N(设定拆分时间为2s)，操作员可直接提供，不需要多人协作或装备辅助工具。

(3)从对接开始到转入输油作业仅需5s，从关门开始到拆分完毕不到4s，相对于其它接头，具有操作速度快、操作效率高的特点，非常适合于快速连接作业。