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一、项目的背景意义

汽车零部件作为汽车工业的基础，是支撑汽车工业持续健康发展的必要因素。汽车制动性能作为汽车主要性能之一，制动部件是汽车的关键零部件。其技术的发展直接影响到汽车的行驶安全性。人类安全意识的提高对汽车制动性提出了新的要求。目前国内市场上重型汽车制动管路快速连接系统生产厂商规模较小，且存在螺母面连接密封性不好，可靠性和耐振动性不好等缺陷，容易导致重型汽车制动系统效果不好，在紧急刹车时制动失效，甚至会发生事故等重大安全问题。目前市场所需的高端产品多以进口为主且价格高昂。

二、本项目的技术解决方案

针对目前技术、市场层面的不足，我们从材料、结构、工艺等方面进行分析和研究，在通过简单有效的限位机构实现管路快速连接的同时，又采用先进的软密封技术彻底摆脱了管路的气密性问题，同时创新设计了阀体连接接口，内置异形环状卡环和工字形弹性密封圈，显著提高了与插接头连接的可靠性和气路密封性。使气制动连接系统具有零泄漏、高可靠性、便于大批量流水线安装等优点。

三、项目创新点

创新点一：自主研发了快速连接机构，利用具有弹性的塑料矩形环形开口卡簧回位原理，当接头插入时利用锥形斜面滑动使开口卡环撑开，卡簧进入接头卡槽后卡环立刻回位，环形卡环快速锁定在矩形环槽内，与传统结构相比，具有结构简单，安装方便，并具有稳定的气密性且锁紧螺母能重复使用等优点。

研制了快速连接机构（图2、3），包括沿轴向设有通孔的直通变径接头、外表面设有外螺纹的紧锁螺母，直通变径接头的一端可直接与管件连接，紧锁螺母套接在直通变径接头的另一端上并与之紧密接触，位于锁紧落幕的下方在直通变径接头上设有卡槽，在卡槽上设有具有弹性的塑料的矩形环形开口卡簧，卡簧的截面宽度大于卡槽的深度。直通变径接头与锁紧螺母的接触部设有两个O型密封圈。在接头内部创新设计了弹性原理结构，在接头卡槽上设计了卡环，矩形的环形卡环固定在矩形槽里使插头不可拔出。上述结构的改进，使得快速连接机构具有结构简单，安装方便，并具有稳定的气密性且锁紧螺母能重复使用等优点。

创新点二：自主设计了具有多重密封圈的结构，密封圈通过有限元分析设计最佳尺寸，保证了密封的持久可靠，通过减少后续装配时的密封工艺的步骤，降低失效率，比原有涂胶、卡套式等密封结构相比，显著提高了密封性能。

接头的密封为接触性密封。接触密封主要靠密封配合面间产生接触应力，防止密封流体从密封接触面间通过，来实现密封的。因此，接触应力的大小及其分布状况是决定密封性能的重要因素。

密封的形式不同所产生密封安全性也不同，常规卡套式接头完全依靠螺母挤压卡套，使卡套产生形变，形成球形面配合锥面来达到密封效果，存在挤压断裂等现象，很容易在装配中引起泄漏。本公司采用弹性橡胶圈密封形式。弹性密封圈作用是在插头总成插入后，实现插头与阀体的初步密封，要求是抗老化系数高、耐高低温和延伸率好。因此弹性密封圈的材料经比对试验后确定为氟橡胶（FPM）。

同时针对快速接头存在结构设计不合理现象：如损坏不可修复，使得不论哪个部件损坏就必须要更换整个快速接头，从而造成了一定程度的浪费;结构不合理造成了密封效果不理想，一旦密封橡胶圈泄露则机械密封效果很差，非常容易造成二次泄露。我们对快速接头的结构进行重新设计，利用结构上的改良来提高快速接头的密封性能，充分保障机械密封的二次密封。

结构、材料确定后对所设计的产品进行有限元分析，以进行进一步的改良设计。采用ANSYS软件对所设计的产品进行有限元分析。密封圈的有限元计算，由于其边界条件的复杂性，使得必须将密封圈及密封结构的轴、孔作为整体进行分析。密封圈的轴、孔之间存在挤压作用，因此密封圈的有限元分析是个包含橡胶材料和金属材料的接触问题。而橡胶材料属于超弹性体，也就是不可压缩体，所以我们所作的关于密封圈的有限元分析实际上是对超弹性体进行的非线性接触分析。

创新点三：针对新型快速插接头的结构改变，创新设计了配套阀体连接接口，内置异形环状卡环和工字形弹性密封圈，显著提高了与插接头连接的可靠性和气路密封性。

此种结构要经过二次螺纹连接，并且连接处在管路连接过长时，由于管体打折接口螺纹有发生松动可能，因此通常螺纹连接需要打螺纹胶加固。此结构经过空心螺母连接，内部增加了O形密封圈、卡环和工形密封弹性圈，避免了二次安装和涂胶，由于插入接头可以360°转动，管路不会打折螺纹松动就不存在，安全性提高了，外部的美观性也提高了。

四、结论

重型汽车，作为现代公路物流运输业的代表，重型汽车的气制动性能历来是汽车制造业的重点，它直接关系到汽车的行驶安全，直接保障的是人的生命安全。重型汽车制动管路快速连接系统是由气管、阀、泵、快插式接头等构成，快速连接系统各部件的质量直接关系到重型汽车制动性能的优劣。

该产品的市场开拓将给公司带来良好的经济效益，将产生显著的社会效益，市场前景极好。

作者简介：冯波（1982.01——），性别：男，民族：汉，籍贯：浙江省诸暨市，学历：大专，研究方向 ：汽车配件。