防止液压软管膨胀：专家指南
作者：特约编辑 Josh Cosford
我敢打赌您甚至不知道软管膨胀是一件事，是吗？当然，我们知道液压软管主要由合成橡胶制成，柔韧且柔软。事实上，使用橡胶的全部目的是增加管道布线选项的灵活性，无论是字面意思还是象征意义。橡胶内胎和覆盖层是我们软管三明治的加固肉中不太美味的面包。这种组合既坚固又灵活，但不能避免扩展。
尽管有钢、合成纤维或织物增强层作为背衬，但当管内径在压力下增加时，就会发生软管膨胀。虽然加固物稍微拉伸，但软管膨胀是线性和径向的：当软管在压力下压缩时软管稍微变长，内径有效地增加，因为它被挤压在油和加固物之间。
内增强层的类型对容纳软管的膨胀影响最大。由于多种原因，软管膨胀是个坏消息，特别是在高压下运行的精确运动控制应用中。在具有高速、高精度执行器的系统中，长距离的软管会增加液压油的弹性，从而降低其有效体积模量（油的抗压缩性）。在高精度应用中，有时这种软管引起的刚度降低是有好处的，因为它有助于减少压力峰值并在高频操作期间提供阻尼。
然而，这里很容易得到太多的好处，因为软管膨胀会导致性能迟缓、控制不良，甚至由于橡胶自身产生变形引起的内摩擦而导致热量增加。伺服阀控制的应用程序不像标准液压系统那样工作——总是有压力施加到活塞的两侧，并且通过控制压差来实现运动，而不仅仅是将一个端口排放到油箱的绝对压力。这使执行器保持在张力状态，易于加速和精确控制。
压力每秒可以在盖端口和工作端口之间循环数十次，每次都会使软管的管子膨胀并降低性能。每次橡胶压缩时，它也会储存能量，并随着压力状态的变化而释放能量。但有一些方法可以减轻它，甚至一种极端的方法可以消除它。
某些软管结构类型更容易膨胀，因此您可以在机器设计阶段首先选择更坚固的软管。编织软管高度灵活，现代版本的 100R17 编织软管将优于旧的 100R2 结构，特别是考虑到 R17 的等压性质（所有尺寸的额定压力通常为 4,000 psi）。为了获得最终的膨胀阻力，请选择具有四层或六层加固的 100R12 或 100R13 螺旋缠绕软管。螺旋缠绕比编织增强材料能更好地抑制径向力，从而消除了一些向外的灵活性。
当然，较短的软管需要扩展的总面积也会较小。安装执行器时，尽量将阀门安装在离执行器尽可能近的位置。这提供了一个反应更加灵敏的系统，不仅因为橡胶的表面积减少了，而且还因为它消除了阀门和气缸之间必须加速的额外油量。
最后，要完全消除软管膨胀，只需拆掉软管即可。您可以使用比液压软管硬得多的高强度钢管来连接执行器。或者，将伺服阀或比例阀直接安装到气缸上，只需在两个工作端口之间安装一小段管道即可。当阀门的工作端口与气缸的工作端口等距时，这会有所帮助，从而在两个方向上保持相等的流体体积。
软管膨胀是一个有趣的话题，你可以比我在这里阐述的更深入地研究这个话题。可以对柔量效应进行建模，以包括各种参数，包括前面提到的油体积模量、负载质量和阀门动力学，如果您不擅长微分学，则不必费心去研究它。最重要的是，您必须将软管膨胀纳入您的高性能设计中，如果需要，请阻止它。
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